Станки с ЧПУ для обработки валов в центрах: описание, особенности

Порядок обработки детали в центрах

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Когда применяется крепление в центры

установка заготовки в центр с помощью оправки: 1 - оправка средняя часть; 2 - лыска; 3 - центровые отверстия; 4 - заготовка

установка заготовки с помощью оправки: 1 — оправка средняя часть; 2 — лыска; 3 — центровые отверстия; 4 — заготовка

  • Так протачивают длинные детали, у которых длина пятикратно превышает поперечник;
  • если нужно создать концентричность поверхностей во время фиксации;
  • дальнейший этап точения проходит на шлифовальном оборудовании;
  • технология не предусматривает другие методы.

ТОКАРНОЕ ДЕЛО

Back.gif   Menu.gif   For.gif

На рис. 41 схематически показано закрепление детали 5 в центрах. Отверстиями, засверленными в торцах детали, она установлена в переднем 4 и заднем 6 центрах станка. На конце детали, обращенном к передней бабке станка, закреплен хомутик 3. Посредством поводкового патрона 1, навернутого на шпиндель станка, и поводка 2, закрепленного в патроне, вращение шпинделя передается (через хомутик) обрабатываемой детали.

После того как один конец детали обработан, она снимается с центров, и хомутик переставляется на обработанный конец детали. Затем деталь перевертывается, снова устанавливается в центрах, и обрабатывается второй ее конец.

41.jpg

Рис. 41. Общий вид закрепления детали в центрах

Если отверстия, засверленные в торцах детали, обрабатываемой в центрах, имеют правильную форму и размеры, а центры станка верно обработаны и установлены, поверхности в этой детали, обработанные при первой и второй установках ее, будут концентричными, т. е. будут иметь общую ось.

Форма и размеры центровых отверстий. Наиболее употребительная форма центровых отверстий показана на рис. 42, а. В центровом отверстии, изображенном на рис. 42, б, кроме рабочего конуса с углом при вершине 60°, имеется дополнительный конус с углом 120°, который служит для защиты рабочего конуса от забоин (при случайных ударах) и называется поэтому предохранительным.

42.jpg

Рис. 42. Центровые отверстия: обыкновенные (а); с предохранительным конусом (б)

Очень важно, чтобы угол при вершине рабочего конуса был равен 60°. Если этот угол не равен 60°, а центр станка прошлифован правильно и имеет угол при вершине 60°, соприкосновение отверстия и центра будет происходить не по поверхности конуса 60°, а по узкой полоске, в связи с чем неизбежны быстрый износ центрового отверстия, отклонение положения детали от правильного и часто брак ее.

Цилиндрическая часть центрового отверстия в торце детали, обращенном к задней бабке, заполняется густой смазкой. Во время работы станка эта смазка прогревается (от теплоты трения между деталью и центром), стремится выйти наружу и хорошо смазывает трущиеся поверхности центра и центрового отверстия.

Размеры центровых отверстий не должны быть слишком малы, так как такие отверстия быстро срабатываются; точность установки на центры при этом уменьшается.

Центры станка в этом случае также быстро изнашиваются. Слишком большие центровые отверстия портят внешний вид детали. В табл. 3 даны размеры центровых отверстий, проверенные на практике.

Так, например, при изготовлении вала из проката диаметром 25 мм размеры центровых отверстий следует брать по 4-й строке табл. 3.

Таблица 3
Размеры центровых отверстий

81.jpg

При пользовании таблицей необходимо руководствоваться следующими правилами:

  1. центровые отверстия должны иметь одинаковые размеры в обоих торцах вала даже в том случае, если диаметры концевых шеек вала различны;
  2. при легкой работе часто оказывается возможным принять размеры центровых отверстий ближайшие меньшие к предусмотренным таблицей для данного диаметра заготовки и, наоборот, при очень тяжелой работе — ближайшие большие.

Необходимость правильного расположения центровых отверстий. Для правильной установки заготовки детали в центры станка и равномерного срабатывания центровых отверстий они должны быть расположены на одной оси. Необходимо, чтобы эта ось была возможно ближе к оси заготовки. При невыполнении указанного условия припуск на одной стороне детали может оказался настолько малым, что вся эта сторона (или часть ее) остается необработанной.

romb.jpg

Особенности обработки

Жесткость установки в центрах будет обеспечена, если сохраняется соотношение длины и диаметра до 12-15. Более длинные детали поддерживают люнетами.

обработка валов на токарном станке

Центровые отверстия на обрабатываемой заготовке делают на подготовительной операции центровым сверлом.

Токарная обработка предусматривает автоматический цикл. Станок легко перенастраивается на изготовление детали с иными габаритными параметрами, за счет внесения изменений в программу управления. Нормы времени на операцию удается сократить в 1,5-2 раза относительно работы на универсальном станке.

В основе работы применение контурной системы обработки с линейно-круговой интерполяцией. Система выполняет обработку сложного контура с разбивкой на черновой и чистовой проходы. Окончательная операция осуществляется обходом контура детали рабочим элементом в один проход.

Траектория инструмента при изготовлении деталей за ряд черновых проходов, параллельна оси вращения детали, перпендикулярна или проходит под углом. За первый проход снимается с заготовки слой окалины и корректируются имеющиеся дефекты формы. У остальных черновых проходов постоянная глубину резания.

После выполнения рабочего прохода отведение инструмента и холостой переход осуществляется параллельно контуру, перпендикулярно ему или по наклонной.

При изготовлении валов на станках многоступенчатого профиля припуск делят на участки, перпендикулярные к оси детали. Последовательность токарной операции на элементарных участках задают так, чтобы обрабатывающий элемент прошел наименьший путь.

токарная обработка на чпу станке

Очистка заготовок.

     Очистку заготовок производят посредством:

  • обдирочно-шлифовальных станков;
  • абразивных кругов (при помощи ручного электрического или пневматичиского инструмента);
  • проволочных щеток (в том числе и вращающихся);
  • песка или дроби;
  • струи рабочей жидкости («кипящего» абразива — кальцинированная сода, абразив и вода), направляемой под давлением;
  • галтовочных барабанов (для мелких заготовок).

Основные способы установки заготовок на токарном станке

Обычно используется один из трех способов установки заготовки на токарном станке: в патроне, в центрах, в патроне с подпором задним центром. Условно на представленных эскизах эти способы установки заготовок обозначаются следующим образом (рис. 3.5)

Рис. 3.5 Способы установки заготовки на токарном станке: а — в патроне, б — в центрах в — в патроне с подпором задним центром

Установка заготовки в токарном патроне (чаще всего, трехкулачковом, самоцентрирующем) — самый универсальный способ установки, позволяющий вести обточку поверхностей, расточку отверстий и обработку торцов. Применяется при обработке коротких деталей. Установка в центрах — способ позволяющий сохранить одни и те же установочные базы на самых различных операциях и поэтому повышающий точность изготовления детали. Дня установки требуется введение специальной операции — центровальной, т.е. операции обработки специальных конических центровых отверстий. Удобнее всего эту операцию осуществлять одновременно с подрезкой торцов заготовки на специальных фрезерно-центровальных станках. При установке в центрах заготовка вращается или с помощью специального хомутика (используется поводковый патрон) или (значительно реже) с помощью рифленого переднего центра.

Установка в патроне с подпором задним центром применяется при обработке валов малой жесткости (с большим отношением длины вала к его диаметру).

Цилиндрические поверхности обычно обтачивают в два или несколько рабочих ходов: сначала снимают начерно большую часть припуска (до 6 мм на диаметр), а затем оставшуюся часть (до 1 мм на диаметр).

Существует два метода точения цилиндрических поверхностей.

Рис. 3.6 Методы обтачивания цилиндрических поверхностей

Обтачивание методом радиальной подачи применяют при обработке коротких цилиндрических шеек канавочными и широкими резцами (рис. 3.6, а).

Обтачивание методом продольной подачи (рис. 3.6, б) является наиболее распространенным методом обработки. Обрабатываемая деталь, закрепленная в центрах или в патроне, вращается, а резцу сообщается движение подачи.

Для получения необходимых размеров диаметра вала пользуются лимбом поперечной подачи и устанавливают резец на заданный размер по методу пробных рабочих ходов. Обработка с применением лимбов обеспечивает точность по 8…9-му квалитетам. У большинства современных токарных станков имеется также продольный лимб, применение которого дает возможность получать продольные размеры с точностью до 0,2 мм. Производительность и точность обработки повышаются, если применяют регулируемые упоры с самовыключением суппорта. При этом точность продольных размеров достигает 0,08…0,15 мм.

Рис. 3.7 Схема обработки за один рабочий ход

Точность обрабатываемых валов по длине зависит от размеров передних центровых гнезд: если у партии валов размеры гнезд неодинаковы, торцы их во время обработки окажутся на разных расстояниях от торца шпинделя и, следовательно, ступени валов после обработки будут неодинаковы по длине. Поэтому необходимо либо строго соблюдать размеры гнезд, используя при центровке специальный упор, либо применять плавающий передний центр.

При работе на скоростных режимах задние центры должны быть вращающимися. На универсальных станках применяют вставные центры, на операционных и многооперационных станках вращающиеся центры встраивают в пиноли задних бабок, что значительно увеличивает жесткость центров.

Во время обработки партии заготовок за один рабочий ход, резец, заранее установленный на размер d

, не перемещают в поперечном направлении. После обтачивания поверхности заготовки по длине

l ее снимают, а резец отводят в исходное положение (рис. 3.7, а).

По такой схеме выполняют черновую, а иногда и получистовую обработку небольших партий заготовок за два установа. После обтачивания одной половины заготовки до заданного размера диаметра (рис. 3.7, б) ее переустанавливают в центрах и обрабатывают вторую половину заготовки (рис. 3.7, в).

3


Термическая обработка

     Для уменьшения внутренних остаточных напряжений в заготовках, измельчения зерна и улучшения обрабатываемости лезвийным инструментом, поковки и штамповки из высокоуглеродистых сталей (С > 0,5 %) подвергают термической обработке (отжигу или нормализации). Отжиг осуществляют путем медленного нагрева заготовки по всему сечению до температур на 30–50 °С выше температуры критической точки Ас3, с выдержкой при этой температуре, и последующего медленного охлаждения заготовки вместе с печью. Нормализацию осуществляют путем медленного нагрева заготовки по всему сечению до температур на 30–50 °С выше критической точки Ас3, с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе.

Пример отработки технологии на вал:

Дробление у заказчика

Станок с ЧПУ — РМЦ 3000 мм, максимальный диаметр обработки — 800мм. При обработке в центрах заготовки типа вал длиной 1916 мм и диаметром 200 мм выявлено сильное дробление при выполнении чернового и чистового проходов. При перевороте вала его диаметр в самом тонком месте — 159 мм, дробление увеличивается.

Диагностика проблемы

1. Проверка фундамента станка 2. Проверка жесткости станка 3. Проверка геометрической точности станка по контрольным оправкам 4. Проверка станка на точность прибором Renishaw ballbar QC20W В ходе анализа проблемы было выявлено: — станок установлен на фундамент с нарушением технологии (не держат анкера) — центровка отверстия под вращающий центр не соответствует нормам (очень маленькое) — кулачки не проточены и установлены на несоответствующий вылет — несоответствующий режущий инструмент и режимы обработки Решение — проработка технологии — расчет времени изготовления

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

  • Активность
  • Главная
  • Полезная информация и фотографии
  • Обучающие материалы
  • Токарная обработка в центрах

Конструкции центров

Центры для токарной обработки могут иметь различную конструкцию. Самая распространенная представляет собой конус, на него надевается заготовка, а также хвостовик конической формы. Хвостовик должен совпадать с отверстиями пиноли и шпинделя станка.

Для закрепления заготовок с внешними конусами используются обратные центры. Конусообразное окончание должно совпадать с серединой хвостовика. Чтобы проверить совпадение в шпиндель вставляется центр и запускается на малых оборотах. Об исправности детали говорит отсутствие биения.

Задний центр чаще всего неподвижный, передний вращается с заготовкой и шпинделем. В результате трения выходят из строя обе поверхности, поэтому необходимо наносить смазку:

  • мела — 25%;
  • тавота — 65%;
  • графита — 5%;
  • серы — 5%.

Перед смешиванием необходимо растереть в порошок без комков серу и мел. Если не использовать смазку, поверхности центров разрушатся, изменится их конфигурация.

Во время точения заготовок на больших скоростях центры быстрее изнашиваются, увеличивается отверстие в торце самой детали. Чтобы уменьшить разрушение заднего конуса на него наплавляют износостойкий слой.

Стандартный центр используют при скоростях до 120 оборотов в минуту. Во время работы с громоздкими и тяжелыми заготовками на высоких оборотах, при выборке крупной стружки жесткости конструкции мало: деталь начинает вибрировать и может отжаться.

вращающийся центр

вращающийся центр

Поэтому используют вращающиеся центры, смонтированные в заднюю стойку. Он содержит шпиндель, который крутится в радиально-упорном подшипнике. При высоких нагрузках предпочтительнее роликоподшипник, при средних — шарикоподшипник.

Описание оборудования

Классификация станков с ЧПУ:

  1. По ориентации оси главного шпинделя: горизонтальное и вертикальное точение.
  2. По набору инструментов: одно и многоинструментальные.
  3. По уровню автоматизации: полуавтоматические с ручной установкой заготовок и автоматические с автоматизацией всех рабочих операций.
  4. Какое у направляющих расположение: в вертикальной или горизонтальной плоскости, под наклоном.
  5. По виду установленной накопителя инструментов: с револьверной головкой, одним или группой суппортов, комбинированные.
  6. По номенклатуре операций: станок патронного типа, центрового или патронно-центровой.

Автоматизированные агрегаты оснащаются магазином инструментов или головкой револьверного типа на 4, 6 и 12 гнезд. Каждое гнездо предусматривает размещение двух инструментов для точения наружных и внутренних элементов. На токарных станках с ЧПУ ориентация оси револьверной головки относительно главной шпиндельной оси бывает параллельной, перпендикулярной и наклонной.

В токарных станках ЧПУ монтируют магазины небольшой вместительности, потому что для изготовления одной детали достаточно 10 инструментов.

Вместительный накопитель рабочих элементов необходим на оборудовании, где ведется обработка труднообрабатываемых материалов. В этом случае у инструментов низкий период стойкости и требуется частая замена.

Агрегаты с ЧПУ используют для изготовления деталей из материалов большого спектра:

  • чугуны разных видов;
  • стали обыкновенного качества, инструментальные и специальные;
  • нержавеющие материалы для медицинской и пищевой промышленности;
  • цветные металлы и их сплавы (медь, титан, латунь, бронза);
  • композиционные материалы;
  • пластики;
  • дерево.

токарный чпу станок

На центровых станках ЧПУ (например, 1725Ф3,1Б732Ф3) ведется обработка валов различной конфигурации. Ведется точение цилиндрических наружных поверхностей, конических переходов, фасонных шеек и нарезаются разные резьбы.

Патронно-центровые обрабатывающие центры ЧПУ (например, 16Б16Ф3, 1740РФ3,16К50Ф3) имеют возможность установки заготовки в патроне и центрах, выполнения операций точения и растачивания, нарезки резьб, сверления, развертывания и зенкерования.

Точение

     Hаиболее характерным видом деталей тел вращения, состоящих из сочетания наружных поверхностей (цилиндрических, конических, сложной формы), является вал. Валы могут быть изготовлены из проката, поковок, штампованных заготовок и отливок. По форме валы бывают: гладкие, ступенчатые, эксцентриковые, коленчатые. По размерам – мелкие (длиной до 200 мм), средние (длиной от 200 до 1000 мм) и крупные (длиной бо-лее 1000 мм).
     Заготовки устанавливают в центрах станка или патронах различных типов: 3-кулачковых, самоцентрирующих, цанговых и др. Время обработки должно быть наименьшим. Удаляя припуск, исходят из соображений последовательного уменьшения жесткости вала, т.е. ступени меньшего диаметра обрабатывают в последнюю очередь. При черновом точении точность обработки достигает 14-го квалитета, а шероховатость Rz = 40…80 мкм.
     Режимы резания чернового точения: глубина резания 7 мм на сторону и более; продольная подача 0,5 мм/об и более; скорость резания V = 70…110 м/мин при работе инструментом с твердосплавными пластинами типа ВК6; с использованием СОЖ.

     Получистовое точение обеспечивает точность обработки 9–12-го квалитета и шероховатость поверхности Rz = 10…20 мкм.
    Режимы резания получистового точения: глубина резания 3-6 мм на сторону; продольная подача 0,2–0,5 мм/об; скорость резания V = 100…140 м/мин при работе инструментом с твердосплавными пластинами типа Т15К6; с использованием СОЖ.

     Чистовое точение обеспечивает точность обработки 7–8-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 1,25…2,5 мкм.
    Режимы резания чистового точения: глубина резания 0,15-1,5 мм на сторону; продольная подача 0,05–0,15 мм/об; скорость резания V = 150 м/мин при работе инструментом с твердосплавными пластинами типа Т30К4, ВК2 или ВК3; с использованием СОЖ.

     Тонкое (алмазное) точение – это отделочный метод обработки. При наружном точении алмазными (эльборовыми) резцами цветных сплавов достигается точность 5–6-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 0,16…0,32 мкм.
     Режимы резания тонкого точения: глубина резания 0,05-0,1 мм на сторону; продольная подача 0,01–0,03 мм/об; скорость резания V = 300…3000 м/мин при работе инструментом с твердосплавными пластинами типа Т30К4, ВК2 или ВК3; без СОЖ.

     Для алмазного точения должны применяться станки особо высокой точности и жесткости.
     В качестве инструмента при тонком точении сталей можно использовать широкие резцы, оснащенные пластинами из твердого сплава Т30К4, а для обработки чугунов – резцы с пластинками из твердого сплава ВК2 или ВК3. Передние и задние поверхности режущих пластин должны быть доведены до шероховатости поверхности Ra = 0,02…0,04 мкм. Тонкое точение резцами с твердосплавными пластинами производят при глубине резания t = 0,05…0,15 мм, продольной подаче S = 0,01…0,05 мм/об и скорости резания V = 200…350 м/мин. При этом достигается точность 6–7-го квалитета и шероховатость поверхности Ra = 0,32…0,63 мкм. В качестве СОЖ обычно применяют эмульсию.
    При обработке длинных маложестких валов применяют неподвижные и подвижные люнеты. Обрабатывая полые валы с контролируемой разностенностью стенки, используют кольцевые (вертлюжные) люнеты.

lunet.png Рисунок 1- а) люнет роликовый, б) люнет-виброгаситель

     Люнеты служат дополнительной опорой, испытывающей нагрузки. Подвижный люнет, следуя за резцом, воспринимает силу резания. Обрабатываемая поверхность опирается на кулачки люнета. В тех случаях, когда следует обеспечить соосность обтачиваемой поверхности с ранее обработанной, кулачки люнета устанавливают впереди резца, то есть на ранее обработанную поверхность. При скоростном резании кулачки создают значительное трение. Чтобы уменьшить трение, применяют люнеты с роликовыми опорами. При скоростном точении часто возникают вибрации, которые увеличивают шероховатость поверхности и снижают точность обработки. Для устранения вибраций используют люнеты с виброгасителем. Тарельчатые пружины, помещенные в корпусе виброгасителя, поглощают вибрации детали.
     При высоких скоростях резания стружка имеет сливную форму и сходит из-под резца непрерывной лентой. Такая стружка весьма опасна, так как может явиться причиной травматизма (порезов и (или) ожогов). Для размельчения такой стружки применяют специальные устройства – стружколоматели.
     В серийном и мелкосерийном производствах валы часто обрабатывают на станках с ЧПУ. В единичном производстве обработку валов обычно осуществляют на универсальном оборудовании с ручным управлением.

Особенности обработки деталей тяжелого машиностроения

     К тяжелому машиностроению относят производство металлургического оборудования (например, прокатных станов), крупных металлорежущих станков, мощных гидравлических, паровых и газовых турбин, электрогенераторов, крупных экскаваторов и т.п. Приемы обработки, используемые в тяжелом машиностроении, применяют также при обработке крупных деталей на заводах других отраслей машиностроения и частично в цехах по обработке базисных деталей в среднем машиностроении.
     Так как крупные машины изготовляют в очень небольших количествах, то производство организуют как единичное или мелкосерийное. При изготовлении крупных машин чаще всего применяют универсальное оборудование и более простую технологическую оснастку, чем в серийном производстве. Из-за большого веса крупных заготовок и деталей (до 300 т) большое значение приобретает внутрицеховой транспорт. Главным транспортным средством в цехах тяжелого машиностроения обычно являются мостовые краны, грузоподъемность которых достигает 250 т и выше. В некоторых случаях особо тяжелые детали поднимают и перемещают двумя кранами одновременно. При конструировании станков для тяжелого машиностроения стремятся избежать перемещения тяжелых деталей с операции на операцию и во время обработки. Для этого применяют передвижные портальные станки с фрезерными головками, передвижные расточные колонки, односторонние фрезерные станки, в которых фреза диаметром до 2 м имеет подачу, большие карусельные станки для обтачивания деталей диаметром до 18 м, тяжелые многосуппортные токарные станки для обтачивания деталей длиной до 30 м и диаметром до 2 м.
     В ходе развития технологии тяжелого машиностроения разработана система так называемой «стендовой обработки», то есть если обрабатывающие станки легче обрабатываемой детали, то проще и дешевле переместить станок к обрабатываемой детали, чем деталь к станку. Стендовая обработка производится с помощью передвигающихся вдоль стенда горизонтальных сверлильно-расточных и переносных станков, подаваемых на стенд подъемным краном. Переносные станки применяют: сверлильные – с диаметром сверления до 60 мм, радиально-сверлильные – с диаметром сверления до 75 мм, поперечно-строгальные – с ходом ползуна до 1500 мм, долбежные – с ходом ползуна до 2000 мм. При изготовлении базисных деталей (станин, остовов, рам и т.п.) комбинированная стендовая обработка составляет до 60 % общей трудоемкости и сокращает цикл обработки в 1,5–2 раза.
     При стендовой обработке придерживаются следующих правил.

  • Время на установку каждого дополнительного передвижного или переносного станка к деталям должно быть меньше, чем на переустановку заготовки на другой станок.
  • Передвижные и переносные станки следует расставлять вокруг детали так, чтобы можно было организо-вать параллельную работу станков и снять станок, на котором окончили работу, не мешая другим станкам работать.
  • Более мощные передвижные станки должны выполнять больший объем работы, чем легкие переносные станки.
  • В картах технологического процесса должны быть все необходимые указания о порядке обработки передвижными, переносными станками и способах их установки на стенде.
  • Следует подготовить всю необходимую оснастку для передвижных и переносных станков. Её надо подавать на стенд одновременно со станками.
  • Пока обрабатывают деталь на одном месте стенда, на соседнем месте стенда подготавливают к обработке другую заготовку.

     Чтобы улучшить условия обработки тяжелых деталей, применяют дополнительное оборудование (усовершенствование) рабочих мест универсальных станков, цель которого – расширить технологические возможности и улучшить использование оборудования. У станков устраивают дополнительные ямы и канавы, в которых можно обрабатывать заготовки, не помещающиеся на плите станка. Делают дополнительные плиты у радиально-сверлильных станков, на которых можно подготавливать обработку одной заготовки во время обработки другой. Радиально-сверлильные станки устанавливают на тележку, перемещающуюся вдоль длинной обрабатываемой заготовки.

pit.png Рисунок 3- Устройство ямы у радиально-сверлильного станка

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки