Лабораторна робота №1 Способи установлення та вивірення заготовок при обробці на токарних верстатах

Мета роботи: ознайомитись зі способами та схемами установлення та вивірення заготовок при обробці на токарних верстатах, одержати навички вибору найраціональнішого способу, залежно від конфігурації за-готовки та розташування оброблюваних поверхонь, реалізувати практично деякі з вивчених схем установлення та вивірення заготовок.

Обладнання, пристрої, інструменти: токарно-гвинторізний верстат моделі 1А616, заготовки багатоступінчастих валів, нерухомий люнет, щуп, індикатори годинникового типу, магнітні стояки.

1.1. Теоретичні відомості

До токарних верстатів відноситься велика група технологічного металорізального обладнання, призначеного для обробки циліндричних, конічних, фасонних, гвинтових та торцевих поверхонь обертання, співвіс-них зі шпинделем верстата [1, 2]. Для обробки зовнішніх поверхонь заготовок деталей типу „вал” застосовують як центрові, так і безцентрові токарні верстати. Концентричні поверхні заготовок деталей типу „втулка” та „кільце” обробляють на токарних центрових та патронних верстатах. Деталі типу „диск” з торцями великих діаметрів виготовляють на лобо-токарних верстатах, які займають меншу площу в плані, ніж центрові верстати; крім того, вони краще пристосовані для обробки зовнішніх та внутрішніх торцевих поверхонь, зокрема мають пристрої для підтримання постійної швидкості різання, а також нарізання торцевих різьб (спіралей).

Обробку на токарних безцентрових верстатах здійснюють за допомо-гою багаторізцевих обертових головок, при подовжній подачі заготовок. На даному обладнанні обточують труби та циліндричний сортовий прокат; воно має високу продуктивність та відноситься до підвиду спеціальних верстатів [1]. Широко застосовують в промисловості і універсальні токарні патронно-центрові верстати горизонтального компонування.

До найбільш розповсюджених способів установлення та вивірення заготовок під час обробки на токарних верстатах, відносять такі.

Установлення на центрах найчастіше застосовують при виготовлен-ні деталей типу „вал”, „барабан”, „циліндр”, а також при обробці заготовок різних конфігурацій, закріплених на оправках. Дрібні та середні за масою заготовки установлюють на суцільні упорні центри (рис. 1.1, а). При необ-хідності підрізання торця заготовки зі сторони задньої бабки використову-ють півцентр, а при роботі з високими швидкостями різання – обертові центри (маса заготовки в останньому випадку може складати до 20 т). Точ-ність установлення на обертових центрах нижча, ніж на суцільних (допус-тиме радіальне биття для центрів підвищеної і нормальної точності 0,007 і 0,015 мм, відповідно). Заготовки з наскрізними отворами установлюють на центрах збільшеного діаметра з вершинами у формі зрізаного конуса

(грибкові центри). На рис. 1.1, б зображені грибковий задній та обертовий рифлений передній центри. Застосування рифлених центрів (тригранних або багатозубих) дозволяє відмовитись від повідків і здійснювати обточу-вання валів та циліндрів по всій довжині, а також виконувати двостороннє підрізання їх торців. Проте реалізація установлення на рифлені центри не забезпечує високої точності (радіальне биття до 0,5 мм) і допускає тільки одноразове використання бази, що обумовлене її пошкодженням при пер-шому закріпленні.

Заготовки малого діаметра можна установлювати на зворотні центри (рис. 1.1, в) із базуванням по конічних фасках на їх зовнішній поверхні. Передача обертального моменту при чистовій обробці таких заготовок можлива без повідка. Обточування конусів з використанням методу змі-щення задньої бабки здійснюють при установленні заготовок на сферичні центри (рис. 1.1, г).

Установлення на передній плаваючий центр (рис. 1.1, д) з базуван-ням заготовки по торцю забезпечує досягнення високої точності лінійних розмірів при застосуванні способу їх автоматичного отримання. Для змен-шення вібрацій системи передбачено стопоріння центра вручну – гвинтом 1 або автоматично – при заклинюванні його плунжерами 2 (рис. 1.1, е). Наявність в конструкції повідкової шайби 3 дозволяє здійснювати обробку заготовки за один установ, оскільки в даному випадку відпадає необхід-ність у застосуванні повідка. Розглянуту схему використовують при об-робці заготовок діаметром до 80 мм і довжиною до 400 мм. При чорновій обробці шайба має бути тризубцевою (рис. 1.1, ж), а при чистовій – бага-тозубцевою (рис. 1.1, з). В останньому випадку від зубців повідкового пристрою на торці заготовки залишаються дрібніші сліди. Заготовки з от-вором великого діаметра установлюють на центри за допомогою пробок або хрестовин. Пробки виконують суцільними – для базування заготовок з отвором діаметром D = 10 ÷ 150 мм (рис. 1.1, к), розтискними – при D = 40 ÷ 350 мм (рис. 1.1, л), саморозтискними – при D = 70 ÷ 450 мм (рис. 1.1, и). Регульовані хрестовини (рис. 1.1, м) застосовують при D = 400 ÷ 1500 мм, а зварні (рис. 1.1, н) – при D > 1500 мм. Установлення на пробках вико-нують без вивірення з точністю 0,03 – 0,10 мм, а на зварних хрестовинах – з точністю 0,2 мм. При необхідності установлення заготовки на регульова-них хрестовинах контролюють її радіальне биття, а також положення у го-ризонтальній та вертикальній площинах з точністю 0,5 мм.

Установлення в патроні та на задньому центрі застосовують при необхідності обробки заготовок великих діаметрів та довжин, за відсут-ності на їх торцях зі сторони передньої бабки центрових отворів. Точність базування в самоцентрувальних патронах 0,05 – 0,10 мм; при використанні чотирикулачкового патрона установлення виконують з вивіренням поло-ження заготовки зі сторони патрона за висотою та биттям з точністю 0,05 мм.

У становлення в патроні та на нерухомому люнеті використовують при необхідності обробки осьового отвору та торця заготовки з боку зад-ньої бабки, а також обточування тої її ділянки, що розташована між люне-том та патроном. При обробці важких заготовок застосовують люнети від-критого типу, в інших випадках – люнети закритого типу. Під люнети на заготовках проточують спеціальні пояски (рис. 1.2, а). В деяких випадках вали діаметром 30 – 200 мм можна установлювати на люнети і без обробки поясків за допомогою регульованих муфт (рис. 1.2, б). Установлення заго-товок проводять з вивіренням їх положення в горизонтальній та вертикаль-ній площинах, а також биття з точністю 0,03 – 0,05 мм. Без вивірення заго-товки установлюють тільки в спеціальних патронах (рис. 1.2, в).

У становлення на центрах з використанням рухомого люнета здійснюють при обробці нежорстких заготовок (рис. 1.3). До поверхні, яка установлюється на люнет висуваються високі вимоги щодо допустимості відхилень розмірів, форми та розташування відносно інших поверхонь.

При установленні в патронах обробляють заготовки невеликої довжини. Максимальна жорсткість системи забезпечується при фіксації заготовки по зовнішній або внутрішній поверхні обода (вінця), а мінімаль-на – при кріпленні її за маточину. Установлення в самоцентрувальних патронах проводять без вивірення заготовок з точністю 0,1 мм; в розрізній втулці або незагартованих кулачках – з точністю 0,03 мм; в чотирикулач-кових патронах – з вивіренням за зовнішнім діаметром та торцем з точ-ністю 0,05 мм.

Заготовки з отвором при жорстких вимогах до точності розташуван-ня баз та їх оброблюваних поверхонь установлюють на кінцевих або цен-трових оправках. Застосовують циліндричні оправки із зазором (рис.1.4,а), конічні (рис. 1.4, б), кулачкові (рис. 1.4, в), кулькові (рис. 1.4, г), роликові (рис. 1.4, д), цангові (рис. 1.4, е), з тарілчастими пружинами (рис. 1.4, ж), з гідропластом (рис. 1.4, з), з пружними елементами гофрованого типу (рис. 1.4, и), з натягом (рис. 1.4, к) та інші.

На кулачковій оправці (див. рис. 1.4, в) заготовка фіксується за до-помогою кулачків 1, які при установленні оправки на центрах відтиска-ються в радіальному напрямку пальцями 2. Для закріплення заготовки на кульковій оправці (див. рис. 1.4, г) сепаратор з кульками необхідно зміс-тити уздовж осі ліворуч за схемою. Кульки при цьому заклинюються між втулкою 1 та заготовкою і забезпечують передачу останній обертального моменту. Фіксація заготовки, яка установлюється на роликовій оправці, що самозаклинюється (див. рис. 1.4, д) забезпечується при її повороті на неве-личкий кут відносно корпусу 1 в момент початку обробки; ролики 2 при цьому заклинюються між поверхнею отвору та лисками корпуса. На оправ-ці з пружними елементами (див. рис. 1.4, е – и) заготовку установлюють із зазором, після чого деформують пружний елемент, і за рахунок цього усу-вають зазор.

Застосування оправки з натягом (див. рис. 1.4, к) дозволяє за один установ обробляти циліндричні та торцеві поверхні заготовки і завдяки ос-танньому забезпечувати високу точність їх взаємного розташування. При базуванні на таких оправках часто обробляють заготовки зубчатих коліс перед нарізанням на них зубців. Під час запресування заготовки на оправку необхідно точно витримати розмір L. Для полегшення установлення у оп-равки є напрямна частина зі шпонкою 2. Оправки такого типу застосову-ють також для закріплення заготовок з гладкими та шліцьовими отворами. Найвищу точність взаємного розташування поверхонь забезпечують оп-равка з натягом та оправка з пружними елементами.

Заготовки деталей складної форми (важелів, корпусних деталей та інших) при обробці на токарних верстатах закріплюють на планшайбі. За результатами перевірки правильності їх установлення при необхідності проводять вивірення положення циліндричних поверхонь, торця та площи-ни рознімання. Для зменшення вібрації заготовки застосовують балансир.

Установлення на кутнику або в спеціальному пристосуванні (рис. 1.5) реалізують при необхідності обробки заготовок корпусних дета-лей, підшипників та в ряді інших випадків. Заготовку при цьому закріплю-

ють без вивірення (див. рис. 1.5) – точність установлення 0,1 мм, або вивіряють її положення на універсальному кутнику за роз-міткою або поперед ньо оброб-леними поверхнями та площи-ною рознімання – точність уста-новлення 0,5 мм. Крім цього, на кутниках часто закріплюють за-готовки корпусних деталей для обробки в них на верстатах з ЧПК співвісних отворів різного діаметра шляхом зміщення різця по радіусу. На розточувальних верстатах з ЧПК таку операцію виконати складніше.

П ри відсутності розточу-вальних верстатів заготовки важ-ких неврівноважених корпусних деталей обробляють на токарних верстатах з установленням їх на супорті, при цьому інструмент закріплю-ють в шпинделі з додатковою опорою по задній бабці.

Під час вивірення циліндричних заготовок, установлюваних в три- або чотирикулачкових патронах, перевіряють биття заготовки (рис. 1.6, а), а також симетричність її установлення відносно горизонтальної та верти-кальної площин, що проходять через вісь заготовки. Контрольний інстру-мент при цьому закріплюють на супорті або на станині верстата. Співвіс-ність шпинделя та заготовки прямокутного поперечного перерізу забезпе-чують одним з двох способів. При використанні першого способу (рис. 1.6, б) на торець заготовки перед початком обробки наносять розмі-чальні риски, що знаходяться на відстані а і b від граней і визначають по-ложення її осі. При установленні заготовки точку перетину рисок необхід-но сумістити з віссю обертання шпинделя. Для цього повертають шпин-дель у положення, в якому одна з рисок є паралельною до поверхонь нап-рямних станини та вимірюють за допомогою індикатора відстань між да-ною рискою та напрямними. Після двох вимірювань (при початковому по-ложенні патрона та після повороту його на 180º) розраховують необхідне зміщення заготовки для забезпечення збігу риски та осі шпинделя. Шля-хом послаблення одного і підтискання протилежного кулачків, що визна-чають даний збіг, заготовку зміщують у потрібне положення. Аналогічним чином проводять вивірення положення заготовки в іншій площині її уста-новлення.

При реалізації другого способу для прискореного установлення точ-ку перетину рисок кернят, заготовку у даній точці підтискають центром, а потім обережно підводять до неї кулачки.

При установленні в патроні та на нерухо-мому люнеті контролю-ють б иття заготовки біля патрона. Далі з викорис-танням одного з декіль-кох способів перевіря-ють положення заготов-ки біля люнета. На-приклад, при наявності на її торці центрового от-вору неспіввісність заго-товки та шпинделя виз-начають за величиною кільцевого зазору між поверхнями отвору та підведеного центра в чо-тирьох точках у горизон-тальній та вертикальній площинах (рис. 1.7, г). Значення зазору установ-люють за допомогою щупа. Відхилення від співвісності пінолі задньої бабки або осьового інструмента перевіряють індикатором, закріпленим на пінолі або на заготовці (рис. 1.7, а).

Симетричність установлення заготовки у вертикальній і горизон-тальній площинах оцінюють за величиною зазору між її поверхнею та гол-кою рейсмуса в різних поперечних перерізах (рис. 1.7, б) або за допомогою індикаторів, що закріплюються на спеціальному пристосуванні (рис.1.7, в). Показання індикаторів корегують з врахуванням фактичного діаметра заго-товки в контрольному перерізі. Заготовки деталей певних типів (роторів турбін, генераторів і т. п.) після вивірення остаточно установлюють з вико-ристанням способу, суть якого пояснена схемою, зображеною на рис.1.7, в. Відхилення від співвісності з контрольним пояском, розточеним на люнеті, визначають шляхом вимірювання зазору між поверхнею даного пояска та поверхнею заготовки в трьох точках.