Узкие канавки протачивают прорезными, или канавочными, резцами (см. рис. 6.9, г); форма режущей кромки резца при этом должна соответствовать профилю протачиваемой канавки. Жесткость заготовки не всегда позволяет прорезать канавку за один проход. Так, например, канавку шириной более 5 мм в нежесткой заготовке (нежесткой считается заготовка, у которой соотношение расстояния от шпинделя до прорезаемой канавки к диаметру заготовки составляет более 5) протачивают за несколько проходов канавочного (прорезного) резца при его поперечной подаче. При этом на торцах и по диаметру оставляют припуск 0,5… 1,0 мм для чистовой обработки. Окончательную обработку выполняют этим же резцом или резцом, ширина режущей кромки которого соответствует ширине канавки.
Отрезание заготовок от прутка осуществляют отрезными резцами (рис. 6.12). Ширину режущей кромки отрезного резца выбирают в зависимости от диаметра отрезаемой заготовки. Она может составлять 3,4, 5, 6, 8 и 10 мм. Длина головки отрезного резца должна быть несколько больше половины диаметра прутка, от которого отрезают заготовку. Для уменьшения трения между резцом и разрезаемым материалом головку резца при заточке сужают к стержню на 1… 2 ° с каждой стороны.
Канавочный (прорезной) и отрезной резцы следует устанавливать в резцедержателе под прямым углом к оси обрабатываемой заготовки.
Режущая кромка отрезного и прорезного резцов должна устанавливаться точно по линии центров, так как установка резца выше линии центров даже на 0,1… 0,2 мм может привести к его поломке, а при установке отрезного резца ниже линии центров на торце заготовки остается необработанный выступ.
При отрезании расстояние от места крепления (торцы кулачков трехкулачкового патрона) до головки резца не должно превышать диаметра отрезаемой заготовки.
При отрезании заготовка из хрупких материалов отламывается раньше, чем резец подойдет к ее центру, поэтому для получения ровного торца режущая кромка резца выполняется под углом 5… 10° (рис. 6.12, б).
Контроль обработки цилиндрических деталей осуществляется при обработке и по ее окончании. При черновой обработке заготовки контролируется правильность удаления металла в припуске, а по чистовой обработке проверяется соответствие размеров и качества обработанной детали требованиям чертежа или техническим условиям (требованиям). Контроль линейных размеров проводится при помощи штангенциркуля или микрометра (в зависимости от требований к точности обработки). Возможен контроль диаметра окончательно обработанных деталей с использованием калибр-скоб.
При контроле канавок проверяется их глубина и ширина. Глубину канавок можно измерить при помощи линейки, штангенциркуля с глубиномером или глубиномера. Ширина проверяется с помощью линейки или штангенциркуля. Для контроля ширины и глубины канавок возможно также использование шаблона (рис. 6.13).
Отрезание (отрезка) - процесс полного отделения одной части материала от целого (прутка, бруска, уголка и т. д.) с помощью режущего инструмента на металлорежущих станках.
Разрезание (разрезка) - процесс полного разделения целого (прутка, бруска, уголка и т. д.) на равные или неравные части с помощью режущего инструмента на металлорежущих станках.
Прорезание (прорезка) - процесс образования одного или нескольких мерных узких пазов (прорезей, шлицев) в заготовке с помощью режущего инструмента на металлорежущих станках.
Фрезы отрезные и прорезные (шлицевые) . Отрезка заготовок на фрезерных станках производится отрезными фрезами, прорезка пазов и шлицев - прорезными (шлицевыми) фрезами. Отрезные и прорезные фрезы имеют режущие кромки, расположенные по периферии, и не имеют режущих кромок по торцам. По ГОСТ 2679-61 прорезные и отрезные фрезы изготовляют трех типов: тип I - с мелким зубом, тип II - со средним (нормальным) зубом, тип III - с крупным зубом. Прорезные фрезы типов I и II диаметром от 32 до 80 мм служат в основном для прорезки пазов и шлицев и изготовляются двух классов точности: АА и А (точное исполнение). Отрезные фрезы всех типов и диаметров шириной от 1 мм и выше изготовляются по классу точности В (нормальное исполнение). Отрезные фрезы предназначаются для разрезания целого на части (например, разрезать заготовку на несколько равных или неравных частей) и отрезания от целой части, например, отрезать от бруска одну заготовку. Отрезные фрезы с мелким и средним зубом предназначаются для обработки стали и чугуна, фрезы с крупным зубом - для обработки алюминиевых, магниевых и других легких сплавов.
Отрезные фрезы с мелким зубом выпускаются диаметром D = 32-250 мм, шириной В = 0,2-5 мм, с числом зубьев z = 56-140; фрезы со средним зубом имеют соответственно D = 50-250 мм, В = 0,5-5 мм, z = 32-80; фрезы с крупным зубом - D = 50-250 мм, В = 1-5 мм и z = 14-40. Разрезание заготовок больших размеров производят пилами со вставными сегментами. Эти пилы имеют диаметр D = 275-2000 мм, ширину В = = 5-14,5 мм, диаметр посадочного отверстия d = 32-240 мм и число сегментов 14-44. Сегменты изготовляют из быстрорежущей стали и крепят на диске из стали 50Г или 65Г тремя или четырьмя заклепками.
Прорезные фрезы с мелким и средним зубом предназначаются для прорезания неглубоких шлицев в головках винтов или корончатых гаек, прорезания неглубоких пазов. Прорезные фрезы с крупным зубом - для прорезания глубоких шлицев и пазов.
Для уменьшения трения при обработке отрезные и прорезные фрезы имеют угол поднутрения φ 1 (ширина фрезы уменьшается от периферии к центру). Для прорезных фрез φ 1 = 5-30", и для отрезных φ 1 = 15"-1°. С целью улучшения условий работы фрез и повышения их стойкости на зубьях делают переходные режущие кромки.
Переходные режущие кромки могут иметь три разновидности. Для фрез, выпускаемых в централизованном порядке, переходные режущие кромки выполняются по форме 1 и служат для разделения стружки по ширине.
Отрезные и прорезные фрезы D = 32-250 мм крепят на оправках диаметром d = 8, 10, 13, 16, 22, 27 и 32 мм. Оптимальный диаметр отрезных фрез выбирается исходя из тех же условий, что и для дисковых фрез.
Цельные твердосплавные прорезные фрезы предназначаются для прорезания пазов в заготовках из нержавеющих, хромистых, кислотоупорных, жаропрочных и других трудно обрабатываемых материалов. Их изготовляют по отраслевым нормалям диаметром от 7 до 60 мм и толщиной от 0,5 до 3,5 мм из твердых сплавов различных марок. Применение твердосплавных фрез из быстрорежущей стали позволяет значительно поднять производительность труда за счет повышения скорости резания и повышения стойкости в 10-20 раз. Качество обработанной поверхности повышается на два класса шероховатости.
Резка заготовок на части . Требуется разрезать стальной уголок длиной 315 мм на пять равных частей размером 60 ±10 мм.
Выбор типа и размера фрезы . Диаметр отрезной фрезы следует выбирать по возможности минимальным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Поэтому при отрезке фрезами малых диаметров можно давать большие подачи на зуб и получить лучшее качество обработанной поверхности, чем при работе отрезными фрезами большого диаметра. Стойкость фрез большого диаметра будет меньше, а стоимость их выше. Оптимальный диаметр фрезы как и для дисковых фрез можно определить по формуле D = 2r + d1 + (12÷16). В нашем случае t = 50 мм при d = 32 мм, d1 = 48 мм. Следовательно, D = 2 50 + 48 + 12 = 160 мм. Возьмем отрезную фрезу из быстрорежущей стали 6РМ5 D = 160 мм, В = 3 мм, d = 32 мм, z = 56 (тип II - средний зуб).
При закреплении заготовки особое внимание надо уделить жесткости крепления заготовки и фрезы. Заготовку устанавливают и закрепляют в машинных тисках, как показано на рис. 92, с упором на полку для большей жесткости закрепления. Стол с закрепленной заготовкой надо подвести как можно ближе к станине. Отрезная фреза не должна задевать за тиски. Фреза крепится на оправке по возможности ближе к шпинделю станка, а серьга - ближе к фрезе для обеспечения большей жесткости. Чтобы фреза не вырывала заготовку из тисков, а прижимала к тискам, применяют попутное фрезерование (по подаче). Однако при этом способе в соединении винт - гайка продольной подачи стола не должно быть люфта.
Рис. 92.Закрепление заготовки в тисках
Настройка на режим фрезерования . Подачу на зуб отрезных и прорезных фрез из быстрорежущей стали Р6М5 при обработке стали выбирают в пределах 0,01-0,03 мм/зуб. Скорость резания в пределах 30-60 м/мин. Отрезка и прорезка - с охлаждением СОЖ.
Отрезку тонкого листового материала и его разрезку на полосы предпочтительнее производить при попутном фрезеровании, так как сила резания в этом случае будет прижимать заготовку к столу. Однако, как указывалось ранее, фрезерование по подаче можно производить лишь при отсутствии механизма продольной подачи стола. Если заготовка крепится непосредственно на столе станка, без подкладок, то фрезу на оправке следует располагать против Т-образного паза в столе станка.
Фрезерование шлицев в головках винтов или корончатых гаек, как правило, производится в приспособлении. На рис. 93 показана схема приспособления для непрерывного фрезерования шлицев в головках винтов, установленных в два ряда. Здесь вспомогательное время на загрузку заготовок и разгрузку обработанных деталей перекрывается с временем непосредственного фрезерования шлица. Установку заготовок производят вручную на непрерывно вращающемся диске.
Рис. 93. Схема приспособления для непрерывного фрезерования шлицев в головках винтов
Закрепление заготовок в приспособлении может осуществляться автоматически в зажимных призмах перед подходом к прорезной фрезе. После фрезерования шлицев происходит разжатие призм, обработанные детали выпадают и по желобу попадают в ящик. Если осуществить автоматическую загрузку заготовок через бункерное устройство, то цикл обработки будет полностью автоматизирован.
Процесс фрезерования шлицев в приспособлении при круговой подаче принципиально ничем не отличается от случая обычного фрезерования с продольной подачей при установке обрабатываемых заготовок на столе станка.
Резцы для вытачивания канавок . У резцов, предназначенных для вытачивания канавок, форма режущей кромки должна точно воспроизводить профиль канавки. Резцы для вытачивания канавок называют прорезными .
Так как ширина канавок обычно небольшая, то и режущую кромку прорезного резца делают узкой (рис. 147), что создает опасность его поломки. Эта опасность увеличивается еще тем, что головку резца суживают по направлению к стержню на 1-2° с каждой стороны (рис. 148) для уменьшения трения боковых поверхностей о стенки канавки. Для повышения прочности прорезных резцов высоту их головок делают в несколько раз больше ширины режущей кромки. С этой же целью головке придают небольшой передний угол или делают радиусную (криволинейную) заточку.
Отрезные резцы . Для отрезания применяют резцы подобные прорезным, но с более длинной головкой (рис. 149). Чтобы сократить потери материала при отрезании, изготовляют отрезные резцы с возможно узкой режущей кромкой. Длина головки резца должна быть немного больше половины диаметра отрезаемого прутка или заготовки.
Прорезные и отрезные резцы изготовляют обычно составными (см. рис. 149): державка 2 делается из углеродистой стали, пластинка 1, приваренная или припаянная к державке, - из быстрорежущей стали или твердого сплава.
Отрезные резцы новаторов производства . Токари-скоростники успешно применяют отрезные резцы, оснащенные пластинками твердого сплава. На рис. 150 показан твердосплавный отрезной резец конструкции токаря-новатора т. Мехонцева. Резец имеет на передней поверхности выкружку, облегчающую сход стружки: упираясь в уступ, стружка обламывается отдельными полукольцами и вылетает из канавки.
Техник Д. Рыжков разработал токарный отрезной резец с механическим креплением пластинки твердого сплава (рис. 151) для разрезания деталей диаметром до 80 мм.
Корпус резца состоит из призматической державки 4 и узкой головки 5. В головке профрезерован паз, благодаря которому ее верхняя часть пружинит и при завертывании винта 3 прижимает пластинку твердого сплава 1. В головке устанавливается также твердосплавная пластинка 2, служащая для завивания и ломания стружки. Для предохранения пластинки 1 от сдвига в ее нижней поверхности имеются рифления. Такие же рифления имеются в корпусе головки.
Токарь-новатор завода «Красное Сормово» В. Годяев предложил улучшенную конструкцию отрезного твердосплавного резца (рис. 152). В этом резце пластинка твердого сплава получает путем шлифования клиновую форму с углом 60°. Такую же клиновую форму придают путем фрезерования пазу державки. Угловая форма пластинки и паза увеличивает площадь припайки пластинки в 1,5 раза и способствует созданию прочного крепления, препятствующего смещению пластинки под действием боковых сил. Это позволяет вести обработку с более высокими режимами резания. Скорость резания при отрезании достигает 100 м/мин и подача 0,4-0,5 мм/об.
Установка прорезных и отрезных резцов. При отрезании или прорезании глубоких канавок особое внимание надо обращать на точную установку и хорошее закрепление резца в резцедержателе, так как небольшая ошибка при установке (перекос резца) вызывает трение стенок канавок о боковую поверхность резца. В этом случае неизбежен брак и поломка резца.
Для проверки правильности установки резца пользуются уже обработанной цилиндрической частью детали, а при отрезании от заготовки устанавливают в центрах точно обработанный валик. Затем прикладывают угольник с обеих сторон резца. При этом с обеих сторон и по всей длине головки резца должен быть ясно виден угловой зазор не менее 1° (см. рис. 148).
Резцы для вытачивания канавок, а также отрезные резцы нужно устанавливать строго по высоте центров станка; это особенно важно при работе отрезными резцами. Расположение их выше или ниже оси центров может легко привести к поломке резцов.
2. Приемы вытачивания канавок и отрезания
Вытачивание узких канавок. Для вытачивания канавок устанавливают детали в патронах или центрах или же в патроне с поддержкой задним центром.
Место, в котором следует выточить канавку или отрезать деталь, определяется при помощи измерительной линейки. Узкие канавки вытачиваются за один проход резца.
Вытачивание широких канавок. Широкие канавки вытачиваются за несколько проходов. Порядок вытачивания широких канавок следующий:
1. Вначале намечают посредством линейки или шаблона границу правой стенки канавки и подводят резцедержатель с резцом (рис. 153, а). Установив правильно резец, ему дают поперечное перемещение на глубину канавки минус 0,5 мм на чистовой проход.
2. Затем, передвигая резец влево, как показано на рис. 153, б, расширяют канавку, при этом перед последним проходом (рис. 153, в) намечают с помощью линейки границу левой стенки канавки.
3. Окончательный проход резца показан на рис. 153, е: сначала резец подается по лимбу винта поперечной подачи на полную глубину канавки, а затем резцу дают продольное перемещение слева направо и обрабатывают канавку начисто.
Отрезание. При отрезании пруток вставляют в отверстие шпинделя и закрепляют в патроне так, чтобы длина а, остающаяся после отрезания, не превышала диаметра прутка (рис. 154). При отрезании нельзя допускать дрожания резца или детали, так как в этом случае резец может сломаться.
Деталь, установленную в центрах или в патроне с поддержкой ее конца задним центром, нельзя разрезать до конца, если отрезаемый конец не установлен в люнете. В противном случае в месте прореза может образоваться очень тонкий стержень, который под действием давления резца и веса отрезаемой части сломается, резец окажется защемленным и неизбежно произойдет его поломка.
Если режущую кромку отрезного резца заточить параллельно оси центров, то отрезаемая деталь может сломаться в тот момент, когда резец не дошел еще до центра. При этом на отрезанной части останется выступ (в виде бобышечки), который затем необходимо будет срезать. Если же для отрезания использовать отрезной резец, у которого правый угол режущей кромки идет впереди левого (рис. 155), то прорезание будет происходить до самого центра.
Бобышечка, оставшаяся на правой части заготовки, срезается подрезным резцом при последующей обработке.
При отрезании деталей большого диаметра требуется резец с длинной головкой. Чтобы уменьшить дрожание, рекомендуется: 1) производить отрезание при обратном вращении шпинделя, применяя изогнутый отрезной резец, который устанавливается режущей кромкой вниз (рис. 156); 2) производить подтяжку клиньев суппорта и затяжку винта зажима суппорта от продольного смещения; 3) увеличивать подачу до предельно допустимых значений; 4) применять обильное охлаждение.
3. Режимы резания при вытачивании канавок и отрезании
При вытачивании канавок и отрезании за глубину резания t принимают ширину прореза (см. рис. 148), а подачей s считают величину перемещения резца перпендикулярно к оси детали за один ее оборот.
Ввиду малой жесткости резца и плохих условий для отвода тепла при вытачивании канавок и отрезании применяют следующие подачи и скорости резания:
при работе быстрорежущими резцами по стали средней твердости величину подачи берут от 0,07 до 0,2 мм/об, а скорость резания - в пределах 15-30 м/мин;
при работе твердосплавными резцами по стали средней твердости величину подачи берут от 0,07 до 0,1 мм/об, а скорость резания - 150-180 м/мин. Таким образом, производительность твердосплавных прорезных и отрезных резцов в 5-6 раз выше по сравнению с резцами из быстрорежущей стали.
4. Измерение канавок
Вытачивание канавок производят с поперечной подачей, пользуясь лимбом винта поперечной подачи.
Диаметр выточенной канавки измеряют штангенциркулем (рис. 157), конечно, если канавка шире ножек штангенциркуля. Часто измеряют не диаметр канавки, а ее глубину, пользуясь для этого измерительной линейкой, шаблоном (рис. 158), штангенциркулем или штангенглубиномером.
Ширину канавки измеряют линейкой, штангенциркулем, шаблоном, калибром.
5. Брак при вытачивании канавок и отрезании и меры его предупреждения
При вытачивании канавок и отрезании возможны следующие виды брака:
1) неверное расположение канавки по длине детали;
2) неправильная ширина канавки (больше или меньше требуемой);
3) неправильная глубина канавки (больше или меньше требуемой);
4) неправильная длина отрезанной детали;
5) недостаточная чистота поверхности канавки или торца отрезанной детали.
1. Брак первого вида получается при неправильной разметке места под канавку или неверной установке резца и является результатом невнимательности токаря. Брак является неисправимым. Предупредить брак можно внимательной разметкой рисок под канавки, проверкой нанесенных рисок и правильной установкой резца по длине детали.
2. Ширина канавки получается больше или меньше требуемой, если ширина резца выбрана неверно. Брак неисправим, когда ширина канавки получилась больше требуемой; при ширине канавки меньше требуемой исправление возможно дополнительным вытачиванием.
3. Глубина канавки больше требуемой получается при неправильной длине прохода резца. Брак неисправим.
4. Неправильная длина отрезанной детали получается при невнимательной работе рабочего. Брак неисправим, если длина отрезанной детали получилась меньше требуемой.
5. Недостаточная чистота поверхности канавки, а также торца отрезанной детали получается по причинам, указанным выше (стр. 158) для такого же вида брака. Кроме того, причиной может являться неверная установка резца, касающегося боковым краем уже обработанной поверхности.
Контрольные вопросы
1. В чем заключаются особенности конструкции резцов для вытачивания канавок?
2. Для чего головка прорезного резца суживается по направлению к стержню?
3. Чем отличаются отрезные резцы от прорезных?
4. Как устанавливают отрезные и прорезные резцы?
5. Как устроен отрезной резец для отрезания при обратном вращении шпинделя (см. рис. 156)?
6. Как и чем измеряют расположение вытачиваемых канавок на детали?
7. Как проверяют ширину и глубину вытачиваемой канавки?
8. Укажите основные виды и причины брака при вытачивании канавок и отрезании.
