Образование поверхностей по методу следов состоит в том, что образующая линия 1 является траекторией движения точки (вершины) режущей кромки инструмента, а направляющая линия 2 — траекторией движения точки заготовки (рис. 6.3б). Здесь движения резания являются формообразующими. Этот метод формообразования поверхностей деталей распространен наиболее широко.
Образование поверхностей по методу касания состоит в том, что образующей линией 1 является режущая кромка инструмента (рис. 6.3в), а направляющая линия 2 поверхности служит касательной к ряду геометрических вспомогательных линий — траекториям точек режущей кромки инструмента. Здесь формообразующим является только движение подачи.
Образование поверхностей по методу обкатки (огибания) заключается в том, что направляющая линия 2 воспроизводится вращением заготовки. Образующая линия 1 получается как огибающая кривая к ряду последовательных положений режущей кромки инструмента относительно заготовки (рис. 6.3 г) вследствие согласования между собой движения резания и движения подачи. Скорости этих движений согласуются так, что за время прохождения круглым резцом расстояния 1 резец должен сделать один полный оборот относительно своей оси вращения. Здесь все три движения являются формообразующими.6.2. Смазочно-охлаждающие жидкости: виды и назначение
При использовании смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) значительно уменьшается износ режущего инструмента, повышается качество обработанной поверхности и снижаются затраты энергии. Кроме того, уменьшается коэффициент внешнего трения (оказывается смазывающее действие), облегчается процесс пластических деформаций, уменьшается потребляемая мощность (молекулы поверхностно-активного вещества, проникая в микротрещины, оказывают расклинивающее действие) и снижается нагрев в зоне резания (охлаждающее действие). Применение СОЖ также препятствует образованию нароста у режущей кромки инструмента и способствует удалению стружки и абразивных частиц из зоны резания.
У СОЖ должны быть антикоррозионные свойства. Они должны быть также нетоксичными и достаточно устойчивыми при хранении и эксплуатации. Их делят на следующие группы:
● жидкости с лишь охлаждающим свойством — вода, смешанная с антикоррозионным веществом (11,5 % кальцинированной соды и мыла);
● жидкости с охлаждающим и частично смазывающим свойствами — вода, поверхностно-активные (0,1–1 % олеиновой, стеариновой кислоты или их соли) и антикоррозионные вещества;
● эмульсии и прозрачные растворы водорастворимых масел с охлаждающим и частично смазывающим свойством — спиртовой эмульсол, состоящий из 7 % олеиновой кислоты, 10 % канифоли, 4 % раствора каустической соды, 2,5–4 % спирта, остальное — индустриальное масло марки 12;
● жидкости со смазывающим и частично охлаждающим свойствами — минеральные масла (например, сульфофрезолы — осерненные масла, содержащие в качестве активизирующей добавки 1,5–1,7 % серы).
Выбор СОЖ зависит от условий обработки. При черновой токарной обработке применяют эмульсии 2–5 %-ной концентрации. При чистовой обработке используют эмульсии повышенной концентрации (12–15 %). Сверление, зенкерование и фрезерование производят с 5–8 %-ной эмульсией. В процессе обработки чугуна и других хрупких материалов СОЖ не применяют, так как эффект от их действия в этом случае незначителен. При работе твердосплавным инструментом на высоких скоростях в зону резания необходимо подавать обильную и непрерывную струю жидкости во избежание растрескивания пластинки твердого сплава.
В зону резания СОЖ подают несколькими способами.
Охлаждение свободной струей (рис. 6.4а) — наиболее распространенный способ подачи жидкости, однако при его использовании непосредственно в зону резания жидкости попадает недостаточно. Кроме того, при этом способе расход жидкости достигает 10–15 л/мин.
При охлаждении высоконапорной струей (рис. 6.4б) жидкость поступает под большим давлением — 2–3 МПа со стороны задней поверхности резца через отверстие диаметром 0,2–0,4 мм. При этом способе расход жидкости резко снижается и составляет примерно 0,5 л/мин. Кроме того, жидкость интенсивнее проникает в зону резания, быстрее испаряется и больше отводит теплоты.
Распыленную жидкость подают с помощью специальной установки (рис. 6.5). Сжатый воздух из цеховой воздушной сети поступает через шланг в редуктор 7, в котором давление воздуха понижается до 0,2–0,45 МПа и поддерживается постоянным в процессе работы. С помощью крана 2 можно прекратить подачу воздуха. Из редуктора сжатый воздух направляется одновременно в инжектор 4 и верхнюю часть бачка 7 с эмульсией. Под действием давления воздуха она поднимается по трубке в инжектор, где распыляется, и далее по шлангу через стопорный кран 5 и сопло 6 подается в зону резания со стороны задней поверхности инструмента.Рис. 6.4. Схемы подвода СОЖ струей:
а — свободной; б высоконапорнойРис. 6.5. Схема установки для охлаждения распыленной жидкостью
Подачу жидкости и степень ее распыления можно регулировать с помощью регулировочного винта 3. При этом способе наиболее полно и эффективно используются охлаждение и смазывающие свойства применяемых жидкостей. Жидкость поступает со скоростью до 300 м/с, превышая скорость свободной струи примерно в 300 раз. Это усиливает отвод теплоты от резца, детали и стружки. При выходе из сопла воздушно-жидкостная смесь резко расширяется, вследствие чего ее температура снижается на 8–12 °C. Частицы распыленной жидкости, попадая на сильно нагретые поверхности инструмента, сразу испаряются и тем самым отводят большое количество теплоты. Для обеспечения охлаждающего эффекта необходимо затрачивать 200–400 г/ч жидкости. Стойкость инструмента из быстрорежущей стали по сравнению с его стойкостью при охлаждении свободной струей повышается примерно в 2 раза.
6.3. Металлорежущие станки: классификация, назначение
Металлорежущие станки классифицируют по отдельным признакам и по комплексу признаков. В качестве таких признаков принимают технологический метод обработки, назначение, степень автоматизации, число главных рабочих органов, особенности конструкции, точность изготовления, массу и т. д. Классификацию по технологическому методу обработки проводят в соответствии с такими признаками, как вид режущего инструмента, характер обрабатываемых поверхностей и схема обработки.
Все станки делят на токарные, сверлильные, шлифовальные, полировальные и доводочные, зубообрабатывающие, фрезерные, строгальные, разрезные, протяжные, резьбообрабатывающие и т. д.
Классификация по назначению характеризует степень универсальности станка.
Различают станки универсальные, специализированные и специальные. На универсальных станках выполняют самые разнообразные виды работ, используя заготовки многих наименований. Примерами таких станков являются токарно-винторезные, горизонтально-фрезерные консольные и др.
Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (например, станки для обработки коленчатых валов). Специальные станки выполняют определенный вид работ на одной определенной заготовке.
По степени автоматизации различают станки с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы и станки с программным управлением.
По числу главных рабочих органов станки делят на одношпиндельные, многошпиндельные, односуппортные, многосуппортные и т. д.
Классификация по конструктивным признакам выделяет станки с существенными конструктивными особенностями (например, вертикальные и горизонтальные токарные полуавтоматы).
Классификация по точности устанавливает 5 классов станков: Н — нормальной, П — повышенной, В — высокой, А — особо высокой точности и С — особо точные станки (прецизионные).
Классификация по массе и габаритам устанавливает следующие группы станков: легкие — до 1 т, средние — до 10 т, тяжелые — свыше 10 т. Тяжелые станки в свою очередь делятся на крупные (от 10 до 30 т), тяжелые (от 30 до 100 т) и особо тяжелые (более 100 т).
Все металлорежущие станки разбиты на 9 групп, каждая группа — на 9 типов. В группу объединены станки по общности технологического метода обработки или близкие по назначению (например, сверлильные и расточные). Типы станков характеризуют такие признаки, как назначение, степень универсальности, число главных рабочих органов, конструктивные особенности. Внутри типа станки различают по техническим характеристикам.
В соответствии с этой классификацией каждому станку присваивают определенный шифр. Первая цифра шифра определяет группу станка, вторая — тип, третья (иногда третья и четвертая) показывает условный размер станка. Буква на втором или третьем месте позволяет различать станки одного типоразмера, но с разными техническими характеристиками. Буква в конце шифра указывает на различные модификации станков одной базовой модели.
Рассмотрим несколько примеров.
Станок 1К62: цифра 1 — станок относится к токарной группе; буква К — станок модернизированный; цифра 6 — тип станка (токарно-винторезный); цифра 2 — высота центров станка, равная 200 мм.
Станок 2Н135А: цифра 2 — вторая группа (сверлильный станок); буква Н — станок модернизированный; цифра 1 — вертикально-сверлильный; цифры 35 — максимально допустимый диаметр сверления, мм, в стали средней твердости; буква А — станок может работать на автоматическом цикле.
Станок 736: цифра 7 — седьмая группа (строгальные, долбежные и протяжные станки); цифра 3 — поперечно-строгальный (шепинг); цифра 6 — максимальный ход ползуна 600 мм.
6.4. Основные требования к организации рабочего места и безопасности работы на металлорежущих станках
Рабочим местом станочника называется участок производственной площади, закрепленный за данным рабочим и предназначенный для выполнения токарной работы. Рабочее место оснащается в соответствии с характером выполняемых работ на металлорежущем станке, применяемых приспособлений, режущего и измерительного инструмента.
На рабочем месте станочника находятся станок, шкафчик с режущими и измерительными инструментами и принадлежностями к станку (патроном, планшайбой, закаленными и сырыми кулачками, люнетом, ключами, центрами и т. д.), заготовки и готовые детали.