|
Вытачивание шара. Предварительно обрабатывают шар по шаблону из цилиндрической заготовки. Шаблон вытачивают на станке, для чего растачивают торец заготовки на требуемый диаметр, отрезают кольцо, разрезают его пополам и получают точный шаблон.
После предварительной обточки по шаблону с поперечной и продольной подачами резца обрабатывают шар окончательно путем поворота резца в вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения заготовки (рис. 71). Резец закреплен в поворотной державке, установленной в резцедержателе. Державка представляет собой валик 3, проходящий сквозь отверстие квадратного или прямоугольного стержня 4. На одном конце валика закреплен резец 2, на другом — рукоятка в виде маховичка с накаткой. Ось державки располагается перпендикулярно к оси вращения заготовки и находится в горизонтальной плоскости, проходящей через ось заготовки.
В валике предусмотрено сквозное отверстие, в которое вставляется шпилька с острием на конце. Острие шпильки подводится к вершине центра пиноли. Резцедержатель устанавливают по центру, для чего подбирают прокладки равной толщины, устанавливаемые с двух противоположных сторон под резцедержатель. С помощью шпильки необходимо установить расстояние вершины резца от оси вращения шпинделя. Оно должно быть равно радиусу шара. Делается это с помощью штангенциркуля или шаблона. Резец при этом закрепляется винтом /. Теперь шпилька вытаскивается, и можно приступать к точению шара.
Рис. 71. Поворотная державка для обтачивания сфер
Сначала точится шар по шаблону отрезным резцом. Потом устанавливается державка, и точение продолжается путем поворота резца вокруг оси державки. После каждого поворота резца суппорт приближают к заготовке, и последний поворот резца совершается, когда он дойдет до вертикальной плоскости, проходящей через линию центров. Итак, получился шар, в котором имеется одно отверстие от центра задней бабки, а второе делают керном с противоположной стороны.
Разметка поверхности шара на требуемое число граней. На делительном устройстве в одно отверстие шара вводится центр в виде ерша (рифленый центр), а в другое — гладкий центр. Чертилкой наносят продольные риски по шаровой поверхности после каждого поворота заготовки на соответствующий угол. На рисках циркулем наносят точки, равноудаленные друг от друга (число точек равно числу граней многогранника). Накерненные точки сверлят под центр задней бабки.
Разметку шара можно выполнить и без делительного устройства. Для этого керном делают одно углублениев произвольном месте, от которого находят остальные точки с помощью циркуля. Важно только знать расстояние между точками. Циркулем откладывают расстояние от одной точки и наносят вторую точку в произвольном месте. От полученных двух точек циркулем делают риски, и получается третья точка и т. д. Потом эти точки углубляют на 4 ... 5 мм сверлом; они служат базами для установки шара в приспособлении. Центр задней бабки, входя в отверстие шара, будет центрировать его по оси шпинделя.
Расстояние между точками для развода ножек циркуля определяют расчетным путем. При точении додекаэдров для нанесения 12 равноудаленных друг от друга точек на поверхности шара диаметром D расстояние между точками р=0,525Ь.
Величина q (ро) является теоретической. Практически при разметке приходится наносить точки в виде углублений, в которые ставят ножки циркуля. Таким образом, острия ножек, учитывая углубления, фактически опираются на сферу меньшего тиаметра, чем размечаемый шар. Поэтому развод ножек циркуля меньше примерно на 0,5 мм по сравнению с q.
Например, для шара диаметром 46,5 мм расстояния между центровыми точками составляют: тетраэдр — 37,9 мм между вершинами и 26,8 мм от вершин; куб — 32,45 мм; октаэдр — 32,45 мм между вершинами и 21,1 мм от вершин; додекаэдр —
24,4 мм; икосаэдр — 24,4 мм между 12 точками и 14,8 мм между ними (20 точек).
При обтачивании шара его диаметр может получиться несколько больше или меньше расчетного. Соответственно надо скорректировать в пределах нескольких десятых долей миллиметра и развод ножек циркуля. Циркулем наносят на поверхности
шара точки, затем их накернивают и сверлят на глубину 4 ... 5 мм. Теперь шаровая заготовка готова для точения многогранника.
Все это можно проделать, когда Вы задумаете выточить какой-либо неправильный многогранник. Например такой, в котором две противоположные грани будут иметь по шесть ребер, а все остальные 10 граней — по пять ребер. В этом случае важно правильно разметить шар. Пусть заготовка шара имеет диаметр 46,5 мм. Из центрального отверстия шара проводится на сферической поверхности окружность радиусом 25 мм, на которой откладывают отрезки длиною 21,1 мм.
На окружности получается шесть равноотстоящих друг от друга точек. Из этих точек делают перекрещивающиеся засечки радиусом 21,1 мм. Точки засечек создадут вершины равносторонних треугольников со сторонами 21,1 мм. Эти вершины располагаются на окружности, проведенной из противоположно размещенного центра шара на расстоянии 25 мм. На этих окружностях радиусами 25 мм расположатся по шесть равноудаленных друг от друга точек со смещением одной окружности относительно другой на 10.55 мм. Как видим «шаровая» технология позволяет вытачивать самые разнообразные многогранники, а не только правильные.
Шар обладает симметрией высшего порядка: как бы мы ни поворачивали его, он во всех положениях имеет одинаковый вид. В каждом правильном многограннике можно представить три концентрично расположенные сферы: описанную, полувписанную и вписанную. Описанные сферы проходят через все вершины, полувписанные касаются всех ребер, вписанные касаются всех граней.
Для крепления шара на станке вытачивают приспособление из цилиндрической заготовки. Приспособление должно быть простым и вместе с тем универсальным В заготовке 1 (рис. 72), зажатой кулачками патрона, рассверливают и растачивают два соосных отверстия. Диаметр одного отверстия несколько больше диаметра шара, диаметр второго меньше диаметра шара на 5—7 мм. В торец меньшего отверстия упирается устанавливаемый шар и зажимается накидной гайкой 2, навинчиваемой на резьбу заготовки. При зажиме шара следует ставить прокладку 3 с внутренними фасками, упирающуюся одним торцом в шар, а другим — в торец накидной гайки.
Если в таком приспособлен;!!; потребуется точить заготовку, размеры которой меньше диаметра отверстия приспособления, то надо применить переходную втулку, наружный диаметр которой соответствует диаметру отверстия приспособления, а внутренний — диаметру заготовки.
На торце втулки, упирающемся в торец отверстия приспособления, необходимо предусмотреть внутренний буртик. Если в этот буртик вставить резиновое кольцо, то заготовка при закреплении упрется в это кольцо.
Изготовление деталей внутри шара выполняется при одной установке заготовки и в нескольких позициях. Позицией называется фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной заготовкой совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.
Базовая поверхность заготовки и установочная поверхность приспособления при переходе от одной позиции к другой (в отличие от установов) не меняются. Фиксированное положение заготовки на станке относительно инструмента достигается с помощью центра задней бабки и накидной гайки. Центр, вводимый в разметочные отверстия, ориентирует заготовку по оси шпинделя. Для устранения проворачивания заготовки в приспособлении надежность фиксации обеспечивается накидной гайкой с накаткой и отверстиями под затяжную шпильку.
Для быстрой и точной установки приспособления на станке следует совместить нанесенные риски на корпусе патрона и приспособления, а также пользоваться одним и тем же отверстием в патроне под ключ. Можно, конечно, в приспособлении предусмотреть конический хвостовик, вставляемый в конусное отверстие шпинделя.
Закрепленный шар сверлят торцовыми зубьями пальцевой фрезы на требуемую глубину. Полученное глухое отверстие растачивается с подрезкой торца заготовки (грань многогранника). Так же сверлят отверстия и точат одну грань за другой расточным резцом, имеющим две режущие кромки, расположенные спереди и под углом. Когда все грани обработаны, остается разрезать шар и извлечь правильный многогранник, ни одна грань которого не задета зажимами, в сущности, отсутствующими при этом способе обработки.
Возникает вопрос; когда фигуру отрезают, обтачивая последнюю грань, она начнет перемещаться в шаре и может поломать резец. Как тут быть? Надо перед обработкой последней грани заполнить полость шара воском или парафином. Можно закрепить отрезаемый многогранник и с помощью шайб и винтов, проходящих через резьбовые отверстия шайбочек. Если недоре-зать уголки-перемычки, то никакого крепления не потребуется. Затем слабыми ударами молоточка выточенная фигура отделяется от шара.
Точение правильных многогранников из шара диаметром 46,5 мм. Токарю рекомендуется начинать изготовление фигур в шаре не из металла, а из плотного дерева. Возможно ли изготовить тетраэдр, имеющий четыре грани, расположенные под острыми углами друг к другу? Такая фигура не поддается обычному креплению, так как выскальзывает из зажимов.
Точение тетраэдра более сложно, чем точение любого другого многогранника. Дело в том, что в этой фигуре вершины граней удалены на большее расстояние от центра и резцу приходится проходить больший путь в поперечном направлении при подрезке торцов, а для этого вершина резца должна быть дальше удалена от державки.
Точение тетраэдра. Сначала на поверхность шара наносят четыре равноудаленных друг от друга отверстия, которыми достигается центровка шара по оси вращения с помощью центра задней бабки. Затем фрезой (рис. 73) диаметром 12 мм сверлят отверстие на глубину 16 мм.
Фреза закрепляется в сверлильном патроне, установленном в пиноли задней бабки, и подводится к заготовке до касания. Лимб задней бабки устанавливается на ноль, и медленным вращением маховичка производится сверление. Глубину сверления определяют штангенциркулем. В этом случае глубина отверстия от ее кромки 15,5 мм. Потом рассверливается отверстие пальцевой фрезой диаметром 20 мм. Штангенциркуль покажет глубину отверстия 15 мм. Полученное отверстие надо растачивать так, чтобы торец заготовки увеличился до размера грани тетраэдра. Черным цветом на рис. 73 обозначен материал, выбираемый резцом.
Некоторые токари применяют резцы отрезного типа. Это неправильно, так как такой резец ломается. Лучше брать резец с двумя режущими кромками, сходящимися в вершине. Им многократно углубляются в заготовку на 0,2—0,3 мм в поперечном направлении, начиная от торца. При этом растачивается отверстие при движении резца по оси в сторону выхода отверстия.
Итак, с незначительными нагрузками на резец удаляется материал заготовки при периодическом многократном перемещении резца то в поперечном, то в продольном направлении, которое выполняют вручную. Продольные перемещения после поперечного врезания с каждым разом становятся короче, пока не прекратятся. При этом державка резца приблизится почти до касания к кольцевой стенке отверстия заготовки. Резцу задают незначительное врезание в торец заготовки и передней режущей кромкой производят подрезку грани тетраэдра при подаче к оси вращения. Это движение резца к оси лучше производить с малой механической подачей.
Когда подрезают последний торец многогранника, резец следует направлять от оси вращения. При этом торец заготовки будет менее ровным, но давление со стороны резца на отрезаемую фигуру уменьшается. При расточке на каждой позиции получается плоская грань многогранника и конусный участок на внутренней сфере шара.
Резец может быть из быстрорежущей стали или с пластинкой твердого сплава. Окончательная заточка резца производится мелкозернистым алмазным кругом так, чтобы риски от круга были направлены перпендикулярно к режущей кромке. Устанавливаться резец должен строго по оси вращения заготовки или несколько выше. Часто приходится прибегать к прокладкам под резец, когда он устанавливается в резцедержателе. При этом необходимо знать расстояние по высоте от опоры резца в резцедержателе до оси вращения. Например, если оно 18 мм, то при подборе прокладок надо, чтобы расстояние от вершины резца до нижней прокладки было равно этому размеру, и только после этого устанавливать резец.
После точения первой грани тетраэдра станок останавливается. Шар раскрепляется и центром задней бабки ориентируется по оси вращения и фиксируется накидной гайкой. Все описанное при обработке первой грани повторяется и на второй. После точения третьей грани заготовка закрепляется в полости шара одним из рассмотренных способов и точится четвертая грань.
Получили шар, внутри которого закреплен тетраэдр. Крепления (винтики и шайбочки) удаляют, а воск или парафин размягчают подогреванием и затем удаляют. Тетраэдр находится внутри шара. Остается разрезать шар и извлечь тетраэдр. |
