Бруштейн Б. Е.
Дементьев В. И.
ТОКАРНОЕ ДЕЛО
*** 1967 ***
| ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Основоположниками учения о резании металлов считают выдающихся русских ученых И. А. Тиме (1838—1920), К. А. Зворыкина (1861 —1928), Я. Г. Усачева (1873—1941).
Работы этих ученых получили мировое признание и до сих пор не утратили своей ценности. В 1868 г. профессор Петербургского горного института И. А. Тиме подробно исследовал процесс резания различных металлов. Он впервые объяснил, как происходит процесс образования стружки, и дал классификацию стружек, получающихся при резании металлов в различных условиях. И. А. Тиме определил пути дальнейшего развития учения о резании металлов. Он также первый в мире теоретически вывел формулы для определения силы резания и объяснил явление усадки стружки. Крупный вклад в области резания металлов сделал профессор К. А. Зворыкин. В 1893 г. им впервые был создан прибор для определения силы резания. Он первый дал схему сил, действующих на резец, и теоретически вывел наиболее точную для своего времени формулу для определения силы резания. Мировую известность получили также работы старшего мастера Петербургского политехнического института Я. Г. Усачева. Применив микроскоп, он впервые в 1912 г. произвел глубокое исследование процесса образования стружки и наметил новое направление в науке о резании металлов — изучение физических явлений процесса резания. Я. Г. Усачев установил явление наклепа, объяснил процесс образования нароста, разработал метод определения температуры резца и др. Однако в отсталой царской России все эти работы в области науки о резании металлов, как и многие другие открытия и изобретения, не получили поддержки правящих кругов. Широкий размах наука о резании металлов получила лишь после Великой Октябрьской социалистической революции. Достойными продолжателями русских ученых дореволюционного периода являются наши ученые, создавшие советскую школу резания металлов, отличительной особенностью которой является тесное содружество науки с производством, ученых с новаторами производства. Работами советских ученых совместно с рабочими-новаторами было создано впервые в мировой науке высокопроизводительное резание металлов (резание с большими скоростями и подачами). Это явилось важным резервом дальнейшего повышения производительности труда в машиностроении. Особенно значительный вклад в учение о резании металлов был сделан советскими учеными А. В. Панкиным, В. А. Кривоуховым, Н. И. Резниковым, И. М. Беспрозванным, М. Н. Лариным, Г. И. Грановским, П. П. Трудовым. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ Для изготовления режущих инструментов применяют различные материалы: инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамические материалы и алмазы. Быстрорежущими называют стали, содержащие от 8,5 до 19% вольфрама и от 3,8 до 4,4% хрома, а также кобальт и ванадий. После термической обработки, включающей закалку и многократный (двух- или трехкратный) отпуск при температуре 550—600° С, инструмент из быстрорежущих сталей может иметь твердость HRC 63—65, и характеризуется повыщенным сопротивлением износу и теплостойкостью до 600° С. В настоящее время в СССР выпускают следующие марки быстрорежущей стали: Р9, Р18, Р9&5, Р18Ф2 — стали нормальной производительности; Р9К5, Р14Ф4, Р9КЮ, Р18К5Ф2 и Р10К5Ф5 — стали повышенной производительности. Буква Р обозначает, что сталь относится к группе быстрорежущих; цифра, стоящая после буквы Р, показывает среднее содержание вольфрама в процентах; цифра после буквы К — среднее содержание кобальта; цифра после буквы Ф — среднее содержание ванадия. Резцы из быстрорежущей стали рекомендуется применять там, где нет бытроходных и мощных станков и, следовательно, не могут быть эффективно использованы резцы с пластинками из твердого сплава, либо при работе с ударами, когда твердосплавные резцы недостаточно прочны. Быстрорежущую сталь марки Р18 применяют для изготовления особенно ответственного режущего инструмента и фасонных резцов. Быстрорежущие стали марок Р9К5, Р9КЮ, Р18К5Ф2 и Р10К5Ф5 — стали повышенной производительности — имеют более высокую твердость, красностойкость и повышенную износостойкость по сравнению с быстрорежущей сталью Р18, рекомендуется применять при обработке труднообрабатываемых легированных сталей, высокопрочных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. При обработке чугуна быстрорежущую сталь применять не рекомендуется. Твердые сплавы — наиболее производительные из всех существующих инструментальных материалов. Твердые сплавы, изготовляемые в СССР, делятся на три группы: вольфрамовая (однокарбидные); титано-вольфрамовая (двухкарбидные); титано-тантало-вольфрамовая (трехкарбидные). Однокарбидные твердые сплавы условно обозначаются буквами ВК и цифрой, указывающей процент содержания кобальта. Например, в сплаве ВК8 содержится 92% карбида вольфрама и 8% кобальта. К этой же группе относятся марки ВК2, ВКЗМ, ВК4 и ВК8. Двухкарбидные твердые сплавы обозначаются буквами ТК и цифрами, стоящими пооле каждой из этих букв, которые указывают соответственно процент содержания карбида титана и кобальта. Например, твердый сплав Т15К6 содержит 15% карбида титана, 6% — кобальта, остальные 79% составляет карбид вольфрама. К группе двухкарбидных твердых сплавов относятся марки Т5КЮ, Т14К8, Т15К6, Т30К4 и Т5К12В. Трехкарбидные твердые сплавы условно обозначаются буквами ТТК и цифрами, стоящими после букв ТТ и К, которые указывают соответственно процент содержания карбида титана, карбида тантала и кобальта. Например, твердый сплав ТТ7К12 содержит 7% карбида титана и карбида тантала (из них 4% ТаС и 3% TiC), 12% кобальта, остальные 81% составляет карбид вольфрама. Твердые сплавы изготовляют в виде пластинок, которые припаивают или механически прикрепляют к стержню резца. Основное преимущество твердых сплавов заключается в их исключительно высокой твердости (HRA 87—91), хорошей сопротивляемости истиранию сходящей стружкой и высокой температурной стойкости (800—900° С). Благодаря этим ценным свойствам, резцы с пластинками из твердого сплава пригодны для обработки самых твердых металлов и неметаллических материалов (стекла, фарфора, пластмасс) со скоростями резания, превышающими в 3—4 раза и более скорости, допускаемые быстрорежущими резцами. Недостатком твердых сплавов является их хрупкость. В табл. 11 приведены свойства и назначение основных марок твердых сплавов. ПРИМЕРЫ СОСТАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ Для ознакомления с составлением карт технологического процесса обработки деталей на токарных станках рассмотрим процессы обработки ступенчатого валика и нажимной гайки ОБРАБОТКА СТУПЕНЧАТОГО ВАЛИКА Для составления карты технологического процесса на обработку валика насоса из стали марки 20Х (ав=65 кГмм2 при годовой программе 5000 шт., а с учетом запасных частей 5200 шт.) принимаем количество деталей в партии 220 шт.и, учитывая конфигурацию детали (с малым перепадом ступеней), выбираем заготовку из проката. При выбранном припуске 1,5 мм на сторону на наибольший диаметр 25 мм получим диаметр прутка 28 мм. Задаваясь припуском 2 мм на каждую торцовую поверхность детали, будем иметь длину заготовки 204 мм. При заданной программе производство будет крупносерийным, и технологический процесс следует разрабатывать по принципу дифференцированных операций. Детали типа валов обрабатывают, как правило, в центрах. Ввиду того, что прутки в цех поступают обычно длиной 2—3 м, то в операции I необходимо разрезать их. Для этой цели выбираем токарный станок, у которого отверстие в шпинделе больше диаметра вставляемого в него прутка и мощность электродвигателя и числа оборота шпинделя позволяют применять отрезной резец с твердосплавной пластинкой. Токарный станок средневолжского завода модели 1А616 отвечает вышеуказанным требованиям (см. табл. 8, стр. 207), а именно: наибольший диаметр обрабатываемого прутка 34 мм (диаметр отверстия шпинделя 35 мм); главный электродвигатель станка мощностью 4,5 кет; пределы оборотов в минуту от 11 до 2240. Необходимым приспособлением к станку для данной операции является самоцентрирующий трехкулачковый патрон. При выдвигании прутка из шпинделя на требуемую длину для отрезания устанавливают заднюю бабку с центром, являющимся как бы упором для прутка или специальным откидным упором (см. рис. 371, а и б)- Отрезается заготовка длиной 204 мм отрезным резцом шириной 3 мм, а измерительным инструментом служит линейка. Подачу выбираем 5 = 0,07 ммоб и скорость резания Чертеж детали и эскизы переходов см. в технологической карте, приложение IV. Партия 220 шт. выбрана из расчета двухнедельного задела. ляем. Затем подрезаем второй торец и сверлим в нем центровое отверстие. Резец перемещаем на 2 мм. Следовательно, операция II состоит из двух установок А и Б и четырех переходов. При невысоких требованиях к чистоте торцовых поверхностей валика ( V3) подрезать их следует за один проход. В операции III обтачивают две ступени валика 0 20 и 18 мм и протачивают канавку Ь = 3 мм на 0 14 мм и фаску 2X45° на конце заготовки. Устанавливают заготовку в центрах, а вращают ее — с помощью самозажимного хомутика. Выбираем для этой операции токарно-винторезный станок 1К62. Учитывая заданную программу, целесообразно применять на переднем суппорте специальную двухрезцовую державку для одновременного обтачивания двух ступеней валика, а на заднем дополнительном резцедержателе специальную двухрезцовую державку для одновременного протачивания канавки ? = 3 мм и фаски 2X45°. Для одновременного протачивания резцами переднего суппорта двух шеек валика 0 20 и 18 необходимо предварительно дать врезание с поперечной подачей левому резцу с 0 28 на 0 20 мм, установив его на расстоянии 30 мм от правого конца валика. После чего включается продольная подача и происходит обтачивание левым резцом шейки 0 20 мм на длину 30 мм и одновременно правым резцом — шейки 0 18 мм на ту же длину. Применение многорезцовых державок значительно повысит производительность труда. Резцы в заднем резцедержателе устанавливают режущими кромками книзу. |
