Как найти центр заготовки для токарного станка

Основные способы установки заготовок на токарном станке

Обычно используется один из трех способов установки заготовки на токарном станке: в патроне, в центрах, в патроне с подпором задним центром. Условно на представленных эскизах эти способы установки заготовок обозначаются следующим образом (рис. 3.5)

Рис. 3.5 Способы установки заготовки на токарном станке: а — в патроне, б — в центрах в — в патроне с подпором задним центром

Установка заготовки в токарном патроне (чаще всего, трехкулачковом, самоцентрирующем) — самый универсальный способ установки, позволяющий вести обточку поверхностей, расточку отверстий и обработку торцов. Применяется при обработке коротких деталей. Установка в центрах — способ позволяющий сохранить одни и те же установочные базы на самых различных операциях и поэтому повышающий точность изготовления детали. Дня установки требуется введение специальной операции — центровальной, т.е. операции обработки специальных конических центровых отверстий. Удобнее всего эту операцию осуществлять одновременно с подрезкой торцов заготовки на специальных фрезерно-центровальных станках. При установке в центрах заготовка вращается или с помощью специального хомутика (используется поводковый патрон) или (значительно реже) с помощью рифленого переднего центра.

Установка в патроне с подпором задним центром применяется при обработке валов малой жесткости (с большим отношением длины вала к его диаметру).

Цилиндрические поверхности обычно обтачивают в два или несколько рабочих ходов: сначала снимают начерно большую часть припуска (до 6 мм на диаметр), а затем оставшуюся часть (до 1 мм на диаметр).

Существует два метода точения цилиндрических поверхностей.

Рис. 3.6 Методы обтачивания цилиндрических поверхностей

Обтачивание методом радиальной подачи применяют при обработке коротких цилиндрических шеек канавочными и широкими резцами (рис. 3.6, а).

Обтачивание методом продольной подачи (рис. 3.6, б) является наиболее распространенным методом обработки. Обрабатываемая деталь, закрепленная в центрах или в патроне, вращается, а резцу сообщается движение подачи.

Для получения необходимых размеров диаметра вала пользуются лимбом поперечной подачи и устанавливают резец на заданный размер по методу пробных рабочих ходов. Обработка с применением лимбов обеспечивает точность по 8…9-му квалитетам. У большинства современных токарных станков имеется также продольный лимб, применение которого дает возможность получать продольные размеры с точностью до 0,2 мм. Производительность и точность обработки повышаются, если применяют регулируемые упоры с самовыключением суппорта. При этом точность продольных размеров достигает 0,08…0,15 мм.

Рис. 3.7 Схема обработки за один рабочий ход

Точность обрабатываемых валов по длине зависит от размеров передних центровых гнезд: если у партии валов размеры гнезд неодинаковы, торцы их во время обработки окажутся на разных расстояниях от торца шпинделя и, следовательно, ступени валов после обработки будут неодинаковы по длине. Поэтому необходимо либо строго соблюдать размеры гнезд, используя при центровке специальный упор, либо применять плавающий передний центр.

При работе на скоростных режимах задние центры должны быть вращающимися. На универсальных станках применяют вставные центры, на операционных и многооперационных станках вращающиеся центры встраивают в пиноли задних бабок, что значительно увеличивает жесткость центров.

Во время обработки партии заготовок за один рабочий ход, резец, заранее установленный на размер d

, не перемещают в поперечном направлении. После обтачивания поверхности заготовки по длине
l
ее снимают, а резец отводят в исходное положение (рис. 3.7, а).

По такой схеме выполняют черновую, а иногда и получистовую обработку небольших партий заготовок за два установа. После обтачивания одной половины заготовки до заданного размера диаметра (рис. 3.7, б) ее переустанавливают в центрах и обрабатывают вторую половину заготовки (рис. 3.7, в).

3


Токарные упорные и вращающиеся центры: зачем нужны, виды, как выбрать

Для того, чтобы закрепить заготовку на токарном станке в определённом положении, необходимо особое приспособление – вращающийся или упорный токарный центр. Оснастка позволяет обрабатывать детали на максимальных скоростях при минимальных вибрациях.

Токарный центр – это небольшая металлическая деталь, которая состоит из двух частей: хвостовика в виде вала или конуса Морзе, который закрепляется в пиноли задней бабки, и конусовидного упора, фиксирующего заготовку. Отметим, что обрабатываемая деталь фиксируется только после её зацентровки, то есть вытачивания с торцов болванки центровых отверстий. Таким образом заготовка фиксируется передней и задней бабкой станка – по двум противоположным сторонам, что позволяет очень прочно закрепить деталь и эффективно с ней работать.

Таким образом токарный центр применяется для центрирования и фиксации обрабатываемой детали в нужном положении во время точения.

Существует два вида токарных центров: вращающиеся и неподвижные, или упорные.

Невращающийся (упорный) центр

выполняет одну функцию: удерживает заготовку. При этом, как следует из названия, он остаётся неподвижным даже при вращении болванки. Оснастка имеет единую цельнометаллическую конструкцию. Фиксация очень точная, однако основным минусом упорного центра является ограниченное число режимов резания при его применении.

Кроме того, на токарном станке поджим упорным центром должен быть дозированным по усилию, чтобы вместе с отсутствием радиального люфта, деталь могла легко поворачиваться.

Вращающийся центр

применяется, если при обработке появляется излишнее давление и увеличивается трение, ведущее к перегреву и деформации детали. В такой ситуации использование упорного центра становится невозможным. Напротив, вращающийся центр крутится вместе с обрабатываемой заготовкой за счёт подшипника. Это помогает избежать перегрева в зоне контакта крутящейся детали и оснастки, что позволяет работать на повышенных скоростях, превышающих 70 м/мин.

Какой токарный центр выбрать?

Основным отличием вращающегося центра от упорного — это наличие подшипника, который позволяет наконечнику и обрабатываемой заготовке вращаться одновременно.

Однозначным достоинством вращающегося центра является его высокая износостойкость и возможность вести высокоскоростную обработку. Они бывают двух видов — Вращающиеся центры А-типа и Вращающиеся центры Б-типа:

• А-тип (с постоянным центровым валиком) — наконечник расположен и вращается внутри хвостовика хвостовика. Основное преимущество — большая точность (незначительное биение).
• Б-тип (с насадкой на центровой валик) — наконечник располагается на центровом валике и вращается вокруг него. Он герметичен и защищен от попадания СОЖ в подшипник.

Напротив, упорные центра характеризуются большей точностью (меньшим биением) и невысокой ценой из-за более простой конструкции. Они бывают с обычным и срезанным наконечником. Срезанный наконечник используется, когда необходимо обработать торец обрабатываемой детали.

И вращающиеся центры и упорные центры бывают разных исполнений, которые улучшают их характеристики и позволяют использовать максимально эффективно:

• Удлинённые центры
  — используются, когда необходимо обработать небольшую заготовку на крупногабаритных станках.
• Центры с твердосплавным наконечником
  — твердосплавный наконечник очень износостоек – такой центр прослужит дольше.
• Центры с отжимной гайкой
  — без нее не обойтись в станках, где отсутствует механизм автоматического или полуавтоматического извлечения. Эта гайка помогает извлечь центр из задней бабки.
• Износостойкие центры
  — используются очень дорогие высокопроизводительные подшипники, они служат долго даже при очень интенсивном и тяжелом использовании.

Чтобы вам было удобно подобрать вращающийся или упорный центр, мы подготовили сводную таблицу со всеми характеристиками и свойствами (смотрите в самом низу страницы).

Оборудование / Проект — ТОКАРКА / Вспомогательная оснастка для токарного станка / Роликовая центровка деталей в токарном патроне

Во время работы за токарном станком, очень часто возникает необходимость в центровке цилиндрических заготовок. Биение порой такое, что диву даёшься, как такое может вообще быть, ведь она же круглая? И здесь не всегда дело в геометрии заготовки, хотя и это исключать нельзя. Часто мы сами того не желая, фиксируем заготовку немного не соосно (криво). При установке материала этого не видно, пока не включишь станок или не провернёшь рукой токарный патрон. Конечно же бывает так, что зажмёшь заготовку и хоть «стреляй» из неё — биения практически никакого нет, но это редкость.

Как выйти из такой ситуации? Первый вариант. Переустановить заготовку в токарном патроне. Иногда это помогает.

Второй вариант. Ослабляем кулачки токарного патрона так, чтобы заготовка не выпадала, но могла быть скорректирована под действием небольшого усилия. Поправляем центровку лёгкими ударами металлическим предметом, периодически контролируя её положение. Центровку лучше контролировать при помощи стрелочного индикатора, установленного на стойку. Этот вариант хоть и хлопотный, но вполне работоспособный.

Третий вариант. Как достоверно называется этот метод неизвестно, но он очень эффективен. В этом поможет приспособление, уникально ещё и тем, что с ним не только удобно работать, но оно и просто в изготовлении. Нужна всего лишь оправка и небольшой подшипник.

Перейдём к изготовлению этого приспособления. Иной раз многие вещи можно сделать самим, но очень часто для этого отсутствует нужный материал. Здесь какого-то специального материала не потребуется. Мы будем использовать то, что лежит под рукой и то, что ещё не успели утилизировать. В нашем случае это: небольшой алюминиевый брусочек и отбракованные детали электроинструмента. Брусочек будет оправкой — держателем, а с узлов от электроинструмента нам понадобятся подшипники, их мы уже частично демонтировали.

Начнём с того, что укоротим одну из сторон будущей оправки. Чрезмерно длинным приспособление быть не должно.

Далее, под внутренний диаметр подшипника вытачиваем две небольших оси.

С одной из сторон, ось должна иметь небольшую «шляпку». Она будет ограничителем для подшипника.

Часть деталей готова.

Теперь в оправке в одном из углов необходимо выбрать технологический паз.

Поскольку отправка в резцедержалку помещается почти впритык, то винты, фиксирующие её, слишком сильно выступают и не позволят ослабить поворотную часть резцедержателя. Тем самым в процессе работы у нас не будет возможности (если это потребуется) скорректировать рабочий угол приспособления. Чтобы этого избежать, для винтов сверлим углубления.

Далее установив отправку в резцедержалке, сверлим отверстия для установки осей.

Отверстия сверлим диаметром 7 мм, чуть меньше, чем внутренний посадочный диаметр подшипника, это нужно для последующей доработки деталей и запрессовки осей.

Отверстия готовы. Устанавливаем на ось подшипник, а сверху подшипника на ось надеваем резиновую манжету. Здесь необходимо отметить длину, на которую будет запрессована ось в оправку.

Протачиваем ось под плотную запрессовку.

Первый подшипник установлен переходим ко второму.

Смонтировав второй подшипник, переходим к работе с оправкой дальше. Устанавливаем её в резцедержалку и фиксируем. Крепящие болты оставят следы где нужно будет сделать новые углубления. Вот здесь отчётливо видно на сколько выступает крепёж.

Немного укоротив заготовку, приступаем к фрезеровке. Конфигурация этой стороны будет отличаться от той, которую мы уже сделали. Здесь установим один ролик, но побольше, его немного утопим внутрь заготовки.

Далее, для винтов резцедержателя просверлим три углубления.

Теперь вытачиваем ось подшипника.

Также, как и в предыдущем случае, с обратной стороны вытачиваем «шляпку».

Все основные детали готовы, осталось их немного доработать.

Сверлим в оправке отверстие для оси ролика.

Далее дорабатываем ось, и хотим заметить, что технологические проточки в кулачках позволяют зажать деталь, не повредив ранее созданную «шляпку».

Подгоняем диаметр оси под запрессовку.

Все детали готовы.

Единственное, перед завершением последней операции, необходимо просветить маленькое сквозное отверстие.

Это не позволит создать воздушное напряжение после запрессовки оси с подшипником.

После запрессовки, наше приспособление можно считать готовым.

Теперь возьмём несколько разных цилиндрических заготовок и опробуем наше изделие в работе.

Иной раз бывает так, что даже ранее обработанная заготовка при повторной установке может требовать корректировку. Это может быть в двух случаях, первое из-за износа кулачков патрона и второе, из-за нарушения симметрии при установке заготовки и её фиксации. Как с первым моментом, так и со вторым, данное приспособление поможет исправить ситуацию. Возможно, при чрезмерном износе токарного патрона идеального результата не добиться, но избыточное или критическое биение точно можно будет убрать.

Устанавливаем приспособление в резцедержалку и подводим ролик к заготовке. Силу зажима заготовки нужно чуть-чуть ослабить. Рукой прокручиваем токарный патрон, прокатывая роликом по заготовке и контролируем процесс центровки. По необходимости подаём или отводим ролик. Ниже представлен принцип работы центрующего приспособления на большой заготовке двумя роликами.

Большая сложность центровки возникает тогда, когда в работе используются заготовки, отлитые в консервные банки. Они в большинстве случаев имеют неправильную геометрию. Тут точно можно потерять драгоценное время, пока удастся приемлемо зажать заготовку.

Длинные заготовки более капризны, нарушить их соосность при установке достаточно просто. Здесь тоже на выручку придёт роликовая центровка.

Совет: при установке и фиксации деталей/заготовок следите за чистотой как кулачков, так и самого зажимаемого материала.

Центрование отверстий

Центровые отверстия используются в качестве установочной базы при обработке деталей в центрах.

По ГОСТ 14034—74 предусмотрены три основные формы центровых отверстий (рис. 59): А — без предохранительного конуса; В—с предохранительным конусом; R— с дугообразной образующей. В первых двух формах базовой поверхностью служит коническое отверстие с углом при вершине 60°. Для формы R таковой является фасонная поверхность, обеспечивающая кольцевой контакт с рабочим конусом центра. Небольшой цилиндрический участок диаметром d предусмотрен для разгрузки вершины токарного центра и размещения смазки. По диаметру этого участка условно обозначается номинальный размер центрового отверстия.

Центровые отверстия формы В рекомендуются для заготовок, многократно устанавливаемых в центрах. Форму R целесообразно применять, когда требуется повышенная точность обработки.

Размеры центровых отверстий выбирают по таблице стандарта в зависимости от диаметра концевой шейки вала D. Точность центрования отверстий также ограничивается требованиями стандарта, согласно которому на угол рабочего конуса 60° допускается отклонение не более минус 30′, а шероховатость поверхности этого участка не должна превышать Rа = 2,5 мкм. Кроме того, оси центровых отверстий должны быть соосны между собой и с осью заготовки.

Наиболее производительными инструментами для центрования являются комбинированные центровочные сверла (рис. 60, а, б), которые за один рабочий ход позволяют получить форму отверстия. Они выпускаются для номинальных размеров d = 1 —6 мм. Токарная обработка центровочных отверстий более крупных размеров производится раздельно: вначале специальным центровочным сверлом (рис. 60, в)у затем многозубой зенковкой (рис. 60, г). Центрование на токарном станке выполняют аналогично сверлению (рис. 60, д). Перед центрованием торец заготовки, закрепленной в патроне, чисто подрезают. К торцу подводят, избегая удара, сверло и ручной подачей врезаются в металл. Для получения центрового отверстия требуемых размеров сверло углубляют в торец на необходимую величину, пользуясь лимбом маховичка задней бабкн или шкалой пииоли. Чтобы сократить время отсчета размеров при центровании партии заготовок, последним следует создавать постоянное продольное положение на станке с помощью шпиндельных упоров. При изготовлении деталей крупными партиями эта операция обычно выполняется в заготовительном участке цеха на специальных центровальных станках.

Для центрования отверстий комбинированными сверлами режим резания принимают в следующих пределах: подача S = 0,02—0,06 мм/об; скорость резания v=12—25 м/мин; смазывающе-охлаждающая жидкость — эмульсия.

При центровании возможны следующие виды брака:

1. Не выдержаны размеры и форма отверстия. Причины: неправильная заточка комбинированного сверла, ошибки при отсчетах глубины центрования.
2. Дробленость на основном конусе. Причины: тупое сверло, слишком малая подача, нежесткое крепление заготовки, большой вылет пиноли.
3. Оси центровых отверстий несоосны и смещены с оси заготовки. Причина: неверная установка заготовки в патроне.

Производство и основные параметры

Сверло, называемое центровочным, – это профессиональный инструмент, применяемый преимущественно крупными и средними предприятиями, в арсенале которых имеются токарные и фрезерные станки. Его производство регулируется таким документом, как ГОСТ 14952-75. С помощью центровочных сверл получают отверстия, ось которых располагается перпендикулярно к поверхности обрабатываемого изделия.

Следует отметить, что ни один другой инструмент по обработке металла не позволяет добиться такой точности формирования отверстий, а также их высокого качества.

При выполнении отверстий с использованием центровочного сверла сводится к нулю вероятность накопления ошибок, допускаемых в процессе обработки. Получать отверстия, размеры и расположение которых строго соответствуют чертежу, не позволяют сверла многих других типов. ГОСТ 14952-75 определяет широкий диапазон диаметров сверл данного типа: от 0,5 до 10 мм. В данном нормативном документе также выделены 4 основных типа центровочных сверл:

• A – для формирования центровочных отверстий, конусность сторон которых составляет 60 градусов (на таких сверлах нет режущей поверхности, которая формирует так называемый предохранительный конус);
• B – для выполнения центровочных отверстий с предохранительным конусом на рабочей части (угол разворота его сторон составляет 120 градусов);
• C – для создания центровочных отверстий без предохранительного конуса с углом разворота сторон, который равен 75 градусам;
• R – для формирования центровочных отверстий, образующие поверхности которых имеют дугообразную конфигурацию.

Сверла каждой из представленных выше категорий выпускаются в двух вариантах: с диаметром основного режущего наконечника до восьми десятых миллиметра (первый тип) и больше восьми десятых миллиметра (второй тип). При использовании центровочного инструмента первого типа шероховатость стенок формируемого центрового отверстия меньше, чем при применении инструмента с диаметром наконечника больше восьми десятых миллиметра. Таким образом, на выбор сверла того или иного типа основное влияние оказывают требования к степени шероховатости стенок формируемого отверстия.

Определить, какого типа инструмент вы держите в руках, можно по его маркировке, правила которой также устанавливает ГОСТ 14952-75. Так, маркировка центровочных сверл с одинаковыми геометрическими параметрами, но различных типов выглядит следующим образом:

• сверла категории «А», диаметр которых составляет 1 мм: первого типа исполнения – 2317-0101, второго типа – 2317-0001.
• сверла категории «В», диаметр которых также составляет 1 мм: первого типа – 2317-0113, второго – 2317-0012.
• инструмент категории «С» диаметром 1 мм: первого типа – 2317-0124, второго – 2317-0022.
• сверла категории «R» аналогичного диаметра: первого типа – 2317-0129, второго – 2317-0027.

Все геометрические параметры центровочных сверл разных типов определяет ГОСТ 14952-75, в котором они представлены в соответствующих таблицах.

ГОСТ 14952-75 Сверла центровочные комбинированные. Технические условия

Фиксация заготовок

Точение на токарном станке происходит путем ее крепления в кулачковом патроне, который передает вращения и при этом удерживает ее на месте. Подобное устройство эффективно при точении тел цилиндрической формы. При этом резец подается перпендикулярно, что позволяет проточить металл до нужного диаметра.

При рассмотрении токарного станка по металлу следует учитывать, что многие самодельные и промышленные варианты исполнения имеют в задней части конструкцию для поддержки заготовки и выполнения других задач. Самодельный вид токарного станка по металлу также имеет вариант исполнения бабки, для которой требуется специальная оснастка.

Таким образом, при фиксации по двум противоположным сторонам на токарном станке, задней и передней бабки, заготовка будет находиться в заданном положении во время возникновения даже сильной нагрузки.

При рассмотрении задней бабки нужно отметить следующие особенности:

1. Рассматриваемое устройство предназначено только для крепления специального оснащения. Виды используемой оснастки на токарном станке определяют предназначение задней бабки: она может служить как для фиксации тела цилиндрической формы, так и для обработки.
2. Для того чтобы на момент сильной подачи или при больших оборотах заготовка не изменила свое положение используется центр, который и определяет предназначение задней бабки.
3. Сделать центр можно своими руками или приобрести в специализированном магазине. При самостоятельном изготовлении нужно учитывать, что заготовкой должен быть цельный сплошной металл с повышенным показателем прочности. Это связано со способом крепления: пиноль прижимает деталь к шпинделю по торцу и на протяжении всего времени наконечник контактирует с ней, происходит незначительное трение.
4. Положение пиноли токарного станка регулируется только в продольном направлении. Учитывая данную особенность, стоит помнить, что положение центра должно совпадать с осью вращения шпинделя. В противном случае вращения будут происходить с биением.

Рассматриваемое устройство также может служить для высверливания торцевых отверстий и для решения других технологических задач.

Крепление по двум торцам

Фиксация по двум торцам происходит в нижеприведенных случаях:

1. Токарный станок по металлу промышленного типа имеет регулировку количества оборотов. Большая скорость вращения, которая передается детали, приводит к «вилянию» детали. При точной обработке, согласно ГОСТ, подобное явление приводит к довольно большой погрешности.
2. Большая длина и вес заготовки также определяет необходимость использования задней бабки. Под собственным весом цилиндрическое тело может деформироваться и резец по металлу будет «бить» во время подаче резца.
3. В зависимости от режима точения и скорости вращения шпинделя может возникнуть чрезмерная поперечная подача. При обработке детали в подобной ситуации сделать ее с высокой точностью довольно сложно.

В подобных случаях следует провести фиксацию по обоим торцам.