Способы обработки конических поверхностей. Обработ­ка конических поверхностей на токарных станках произ­водится следующими способами: поворотом верхних са­лазок суппорта, поперечным смещением корпуса задней бабки, с помощью конусной линейки, специальным широ­ким резцом.

С применением поворота верхних салазок суппорта об- тачивают короткие конические поверхности с различным углом уклона а. Верхние салазки суппорта устанавливают на величину угла уклона по делениям, нанесенным по ок­ружности опорного фланца суппорта. Если в чертеже детали угол уклона а не указан, то его определяют по формуле: и таблице тангенсов.

Подачу при таком способе работы производят вручную вращением рукоятки винта верхних салазок суппорта. Про­дольные и поперечные салазки в это время должны быть застопорены.

Конические поверхности с небольшим углом уклона ко­нуса при сравнительно большой длине заготовки обраба­тывают с применением поперечного смещения корпуса зад­ней бабки. При этом способе обработки резец перемещается продольной подачей так же, как и при обтачивании, цилиндрических поверхностей. Коническая поверхность об­разуется в результате смещения заднего центра заготовки. При смещении заднего центра «от себя» диа­метр D большого основания конуса образуется на правом конце заготовки, а при смещении «на себя» - на левом. Величину поперечного смещения корпуса задней баб­ки b определяют по формуле: где L - рас­стояние между центрами (длинавсей заготовки), l - дли­на конической части. При L = l (конус по всей длине за­готовки) . Если известны К или а, то , или

Смещение корпуса задней бабки производят, используя деления, нанесенные на торце опорной плиты, и риску на торце корпуса задней бабки. Если на торце плиты деле­ний нет, то корпус задней бабки смещают, пользуясь из­мерительной линейкой.

Обработка конических поверхностей с помощью конус­ной линейки производится при одновременном осуществле­нии продольной и поперечной подач резца. Продольная подача производится, как обычно, от ходового валика, а поперечная - посредством конусной линейки. К станине станка прикреплена плита, на которую установлена конусная линейка. Линейка мо­жет поворачиваться вокруг пальцапод необходимым углом а° к оси обрабатываемой заготовки. Положение ли­нейки фиксируется болтами. Скользящий по линей­ке ползун соединен с нижней поперечной частьюсуппорта посредством тягии зажима. Чтобы эта часть суппорта свободно скользила по своим направляющим, ее отсоединяют от каретки, сняв или отключив винт попе­речной подачи. Если теперь каретке сообщить продольную подачу, то тяга будет перемещать ползунвдоль конус­ной линейки. Так как ползун соединен с поперечными са­лазками суппорта, то они вместе с резцом будут двигаться параллельно конусной линейке. Таким образом, резец бу­дет обрабатывать коническую поверхность с углом укло­на, равным углу поворота конусной линейки.

Глубина резания устанавливается с помощью рукояткиверхних салазок суппорта, которые должны быть повер­нуты на угол 90° относительно своего нормального поло­жения.

Режущие инструменты и режимы резания при всех рас­смотренных методах обработки конусов аналогичны тем, что и при обтачивании цилиндрических поверхностей.

Конические поверхности с небольшой длиной конуса могут обрабатываться специальным широким резцом с уг­лом в плане, соответствующем углу уклона конуса. Подача резца при этом может быть продольной или поперечной.

Обточку конических поверхностей можно осуществлять раз­личными способами в зависимости от величины конусности, от конфигурации и размеров обрабатываемой детали:

Поворотом верхних салазок суппорта (рис. 200, а). Салазки / верхнего суппорта поворачивают вокруг вертикальной оси суп­порта на угол конусности а .

Обточку конической поверхности осуществляют вручную пе­ремещением резца вдоль образующей конуса путем вращения махо­вичка 2. Этим способом обрабатывают как наружные, так и вну­тренние поверхности с любым углом конусности а с длиной обра­ботки меньше, чем величина хода верхних салазок суппорта.

Смещение корпуса задней бабки (рис. 200, б). Корпус задней бабки смещают в поперечном направлении относительно салазок на величину ft, в результате чего ось заготовки, установленной в центрах, образует с линией центров, а следовательно, с направ­лением продольной подачи суппорта угол конусности обрабаты­ваемой поверхности а. Образующая конической поверхности при такой установке располагается параллельно продольной подаче резца.

При длине конической поверхности / и длине заготовки L величину необходимого смещения корпуса задней бабки опре­деляют по формуле

h = L sin a.

Рис. 200. Схемы обработки конических поверхностей

При малых значениях a : sina ≈tga, следовательно,

h = L tga = L (D - d ) /2 l

При l=L

Этот способ применяют для обточки пологих конических поверхностей (угол а не более 8°).

Недостаток этого способа состоит в том, что вследствие непра­вильного положения центровых отверстий обрабатываемой детали на центрах станка центровые отверстия детали и сами центра быстро изнашиваются.

Для изготовления точных конических поверхностей этот способ непригоден.

С помощью конусной или копировальной линейки (рис. 200, в). Конусная линейка / укрепляется с задней стороны станка на крон­штейнах 2. Линейка устанавливается под заданным углом а. На линейке свободно сидит ползушка 3, соединенная с попереч­ными салазками суппорта. Поперечные салазки суппорта предва­рительно отсоединяются от нижней каретки суппорта путем вывин­чивания поперечного ходового винта.

При продольном перемещении суппорта резец получает резуль­тирующее движение: наряду с продольным поперечное перемеще­ние, обусловленное движением ползушки 3 по линейке /. Резуль­тирующее движение направлено вдоль образующей конической поверхности.

Этот метод применяют для обточки конических поверхностей под углом до 12°.

С помощью широких фасонных резцов. Режущие лезвия резца устанавливают под углом конусности а обрабатываемой поверх­ности к линии центров станка параллельно образующей кониче­ской поверхности.

Обточку можно осуществлять как продольной, так и попереч­ной подачей.

Этот способ пригоден для обработки коротких наружных и внутренних конических поверхностей с длиной образующей не более 25 мм, так как при больших длинах образующей возникают вибрации, приводящие к получению обработанной поверхности низкого качества.

Обработка фасонных поверхностей

Короткие фасонные поверхности (длиной не более 25-30 мм) обрабатывают фасонными резцами: круглыми, призматическими и тангенциальными.

Точность обработки фасонных поверхностей призматическими круглыми фасонными резцами, работающими одной точкой по центру и с базой, параллельной оси детали, зависит от точности коррекционного расчета профиля инструмента по профилю детали (обычно точность коррекционного расчета составляет до 0,001 мм). Однако эта расчетная точность относится только к узловым точ­кам профиля резца.

На конусном участке обработанной детали будут криволиней­ные образующие с суммарной ошибкой Δ. Суммарная ошибка Δ складывается из двух составляющих Δ 1 и Δ 2 . Ошибка Δ 1 при­суща фасонным резцам вследствие установки только одной точ­кой на высоте центра и расположения других точек ниже линии центра, что приводит к образованию на детали гиперболоида вместо цилиндра или конуса. Для устранения ошибки Δ 1 необхо­димо режущее лезвие всеми точками устанавливать по центру, т. е. в одной плоскости с осью детали.

Ошибка Δ 2 возникает только при работе круглыми резцами. Так, круглый резец для обработки конической поверхности пред­ставляет собой усеченный конус, пересеченный плоскостью (перед­няя поверхность), параллельной оси конуса, но не проходящей через ось. Поэтому лезвие резца имеет выпуклую гиперболиче­скую форму. Эта выпуклость и есть ошибка Δ 2 . У призматиче­ского резца ошибка Δ 2 равна нулю. В среднем ошибка Δ 2 в 10 раз больше величины Δ 1 . При высоких требованиях к точности обра­ботки следует применять призматические резцы.

Тангенциальные резцы применяют в основном при чистовой обработке длинных нежестких деталей, так как обработка проис­ходит не сразу по всей длине детали, а постепенно.

Длинные фасонные профили обрабатывают с помощью механи­ческих копировальных устройств, устанавливаемых с задней стороны станины на специальном кронштейне так же, как копирная линейка (рис. 200, в). В этих случаях копир имеет фасонный про­филь.

Механические копировальные устройства имеют такие недо­статки, как сложность изготовления термически обработанного копира, значительные усилия в месте контакта сухарика или ро­лика копировального устройства с рабочей поверхностью ко­пира.

Это привело к широкому распространению гидравлических и электромеханических копировальных устройств со следящим приводом.

В гидравлических копировальных устройствах в месте кон­такта рычажного наконечника и копира возникают незначитель­ные усилия, что позволяет изготавливать копир из мягких мате­риалов.

Гидравлические копировальные устройства обеспечивают точ­ность копирования от ±0,02 до ±0,05 мм. 284

В машиностроении, наряду с цилиндрическими, широко применяются детали с коническими поверхностями в виде наружных конусов или в виде конических отверстий. Например, центр токарного станка имеет два наружных конуса, из которых один служит для установки и закрепления его в коническом отверстии шпинделя; наружный конус для установки и закрепления имеют также сверло, зенкер, развертка и т. д. Переходная втулка для закрепления сверл с коническим хвостовиком имеет наружный конус и коническое отверстие

1. Понятие о конусе и его элементах

Элементы конуса . Если вращать прямоугольный треугольник АБВ вокруг катета АБ (рис. 202, а), то образуется тело АВГ, называемое полным конусом . Линия АБ называется осью или высотой конуса , линия АВ - образующей конуса . Точка А является вершиной конуса .

При вращении катета БВ вокруг оси АБ образуется поверхность круга, называемая основанием конуса .

Угол ВАГ между боковыми сторонами АВ и АГ называется углом конуса и обозначается 2α. Половина этого угла, образуемая боковой стороной АГ и осью АБ, называется углом уклона конуса и обозначается α. Углы выражаются в градусах, минутах и секундах.

Если от полного конуса отрезать его верхнюю часть плоскостью, параллельной егооснованию (рис. 202, б), то получим тело, называемое усеченным конусом . Оно имеет два основания верхнее и нижнее. Расстояние OO 1 по оси между основаниями называется высотой усеченного конуса . Так как в машиностроении большей частью приходится иметь дело с частями конусов, т. е. усеченными конусами, то обычно их просто называют конусами; дальше будем называть все конические поверхности конусами.

Связь между элементами конуса. На чертеже указывают обычно три основных размера конуса: больший диаметр D, меньший - d и высоту конуса l (рис. 203).

Иногда на чертеже указывается только один из диаметров конуса, например, больший D, высота конуса l и так называемая конусность. Конусностью называется отношение разности диаметров конуса к его длине. Обозначим конусность буквой K, тогда

Если конус имеет размеры: D =80 мм, d = 70 мм и l = 100 мм, то согласно формуле (10):

Это значит, что на длине 10 мм диаметр конуса уменьшается на 1 мм или на каждый миллиметр длины конуса разница между его диаметрами изменяется на

Иногда на чертеже вместо угла конуса указывается уклон конуса . Уклон конуса показывает, в какой мере отклоняется образующая конуса от его оси.
Уклон конуса определяется по формуле

где tg α - уклон конуса;


l - высота конуса в мм.

Пользуясь формулой (11), можно при помощи тригонометрических таблиц определить угол а уклона конуса.

Пример 6. Дано D = 80 мм; d=70мм; l= 100 мм. По формуле (11) имеем По таблице тангенсов находим величину, наиболее близкую к tg α = 0,05, т. е. tg α = 0,049, которому соответствует угол уклона конуса α = 2°50". Следовательно, угол конуса 2α = 2·2°50" = 5°40".

Уклон конуса и конусность обычно выражают простой дробью, например: 1: 10; 1: 50, или десятичной дробью, например, 0,1; 0,05; 0,02 и т. д.

2. Способы получения конических поверхностей на токарном станке

На токарном станке обработка конических поверхностей производится одним из следующих способов:
а) поворотом верхней части суппорта;
б) поперечным смещением корпуса задней бабки;
в) с помощью конусной линейки;
г) с помощью широкого резца.

3. Обработка конических поверхностей поворотом верхней части суппорта

При изготовлении на токарном станке коротких наружных и внутренних конических поверхностей с большим углом уклона нужно повернуть верхнюю часть суппорта относительно оси станка под углом α уклона конуса (см. рис. 204). При таком способе работы подачу можно производить только от руки, вращая рукоятку ходового винта верхней части суппорта, и лишь в наиболее современных токарных станках имеется механическая подача верхней части суппорта.

Для установки верхней части суппорта 1 на требуемый угол можно использовать деления, нанесенные на фланце 2 поворотной части суппорта (рис. 204). Если угол α уклона конуса задан по чертежу, то верхнюю часть суппорта повертывают вместе с его поворотной частью на требуемое число делений, обозначающих градусы. Число делений отсчитывают относительно риски, нанесенной на нижней части суппорта.

Если на чертеже угол α не дан, а указаны больший и меньший диаметры конуса и длина его конической части, то величину угла поворота суппорта определяют по формуле (11)

Пример 7. Даны диаметры конуса D = 80 мм, d = 66 мм, длина конуса l = 112 мм. Имеем: По таблице тангенсов находим приближенно: а = 3°35". Следовательно, верхнюю часть суппорта необходимо повернуть на 3°35".

Способ обтачивания конических поверхностей поворотом верхней части суппорта имеет следующие недостатки: он допускает обычно применение только ручной подачи, что отражается на производительности труда и чистоте обработанной поверхности; позволяет обтачивать сравнительно короткие конические поверхности, ограниченные длиной хода верхней части суппорта.

4. Обработка конических поверхностей способом поперечного смещения корпуса задней бабки

Для получения конической поверхности на токарном станке необходимо при вращении заготовки вершину резца перемещать не параллельно, а под некоторым углом к оси центров. Этот угол должен равняться углу α уклона конуса. Наиболее простой способ получения угла между осью центров и направлением подачи - сместить линию центров, сдвинув задний центр в поперечном направлении. Путем смещения заднего центра в сторону резца (на себя) в результате обтачивания получают конус, у которого большее основание направлено в сторону передней бабки; при смещении заднего центра в противоположную сторону, т. е. от резца (от себя), большее основание конуса окажется со стороны задней бабки (рис. 205).

Смещение корпуса задней бабки определяют по формуле

где S - смещение корпуса задней бабки от оси шпинделя передней бабки в мм;
D - диаметр большого основания конуса в мм;
d - диаметр малого основания конуса в мм;
L - длина всей детали или расстояние между центрами в мм;
l - длина конической части детали в мм.

Пример 8. Определить смещение центра задней бабки для обтачивания усеченного конуса, если D = 100 мм, d = 80 мм, L = 300 мм и l = 200мм. По формуле (12) находим:

Смещение корпуса задней бабки производят, используя деления 1 (рис 206), нанесенные на торце опорной плиты, и риску 2 на торце корпуса задней бабки.

Если на торце плиты делений нет, то смещают корпус задней бабки, пользуясь измерительной линейкой, как показано на рис. 207.

Преимущество обработки конических поверхностей путем смещения корпуса задней бабки заключается в том, что этим способом можно обтачивать конусы большой длины и вести обтачивание с механической подачей.

Недостатки этого способа: невозможность растачивать конические отверстия; потеря времени на перестановку задней бабки; возможность обрабатывать лишь пологие конусы; перекос центров в центровых отверстиях, что приводит к быстрому и неравномерному износу центров и центровых отверстий и служит причиной брака при вторичной установке детали в этих же центровых отверстиях.

Неравномерного износа центровых отверстий можно избежать, если вместо обычного применять специальный шаровой центр (рис. 208). Такие центры используют преимущественно при обработке точных конусов.

5. Обработка конических поверхностей с применением конусной линейки

Для обработки конических поверхностей с углом уклона а до 10-12° современные токарные станки обычно имеют особое приспособление, называемое конусной линейкой. Схема обработки конуса с применением конусной линейки приводится на рис. 209.

К станине станка прикреплена плита 11, на которой установлена конусная линейка 9. Линейку можно поворачивать вокруг пальца 8 под требуемым углом а к оси обрабатываемой детали. Для закрепления линейки в требуемом положении служат два болта 4 и 10. По линейке свободно скользит ползун 7, соединяющийся с нижней поперечной частью 12 суппорта при помощи тяги 5 и зажима 6. Чтобы эта часть суппорта могла свободно скользить по направляющим, ее отсоединяют от каретки 3, вывинчивая поперечный винт или отсоединяя от суппорта его гайку.

Если сообщить каретке продольную подачу, то ползун 7, захватываемый тягой 5, начнет перемещаться вдоль линейки 9. Так как ползун скреплен с поперечными салазками суппорта, то они вместе с резцом будут перемещаться параллельно линейке 9. Благодаря этому резец будет обрабатывать коническую поверхность с углом уклона, равным углу α поворота конусной линейки.

После каждого прохода резец устанавливают на глубину резания с помощью рукоятки 1 верхней части 2 суппорта. Эта часть суппорта должна быть повернута на 90° относительно нормального положения, т. е. так, как это показано на рис. 209.

Если даны диаметры оснований конуса D и d и его длина l, то угол поворота линейки можно найти по формуле (11).

Подсчитав величину tg α, легко определить значение угла α по таблице тангенсов.
Применение конусной линейки имеет ряд преимуществ:
1) наладка линейки удобна и производится быстро;
2) при переходе к обработке конусов не требуется нарушать нормальную наладку станка, т. е. не нужно смещать корпус задней бабки; центры станка остаются в нормальном положении, т. е. на одной оси, благодаря чему центровые отверстия в детали и центры станка не срабатываются;
3) при помощи конусной линейки можно не только обтачивать наружные конические поверхности, но и растачивать конические отверстия;
4) возможна работа е продольным самоходом, что увеличивает производительность труда и улучшает качество обработки.

Недостатком конусной линейки является необходимость отсоединять салазки суппорта от винта поперечной подачи. Этот недостаток устранен в конструкции некоторых токарных станков, у которых винт не связан жестко со своим маховичком и зубчатыми колесами поперечного самохода.

6. Обработка конических поверхностей широким резцом

Обработку конических поверхностей (наружных и внутренних) с небольшой длиной конуса можно производить широким резцом с углом в плане, соответствующим углу α уклона конуса (рис. 210). Подача резца может быть продольная и поперечная.

Однако использование широкого резца на обычных станках возможно только при длине конуса, не превышающей примерно 20 мм. Применять более широкие резцы можно лишь на особо жестких станках и деталях, если это не вызывает вибрации резца и обрабатываемой детали.

7. Растачивание и развертывание конических отверстий

Обработка конических отверстий является одной из наиболее трудных токарных работ; она значительно труднее, чем обработка наружных конусов.

Обработку конических отверстий на токарных станках в большинстве случаев производят растачиванием резцом с поворотом верхней части суппорта и реже с помощью конусной линейки. Все подсчеты, связанные с поворотом верхней части суппорта или конусной линейки, выполняются так же, как при обтачивании наружных конических поверхностей.

Если отверстие должно быть в сплошном материале, то сначала сверлят цилиндрическое отверстие, которое затем растачивают резцом на конус или обрабатывают коническими зенкерами и развертками.

Чтобы ускорить растачивание или развертывание, следует предварительно просверлить отверстие сверлом, диаметр d, которого на 1-2 мм меньше диаметра малого основания конуса (рис. 211, а). После этого рассверливают отверстие одним (рис. 211, б) или двумя (рис. 211, в) сверлами для получения ступеней.

После чистового растачивания конуса его развертывают конической разверткой соответствующей конусности. Для конусов с небольшой конусностью выгоднее производить обработку конических отверстий непосредственно после сверления набором специальных разверток, как показано на рис. 212.

8. Режимы резания при обработке отверстий коническими развертками

Конические развертки работают в более тяжелых условиях, чем цилиндрические: в то время как цилиндрические развертки снимают незначительный припуск небольшими режущими кромками, конические развертки режут всей длиной их режущих кромок, расположенных на образующей конуса. Поэтому при работе коническими развертками применяют подачи и скорости резания меньше, чем при работе цилиндрическими развертками.

При обработке отверстий коническими развертками подачу производят вручную, вращая маховичок задней бабки. Необходимо следить за тем, чтобы пиноль задней бабки перемещалась равномерно.

Подачи при развертывании стали 0,1-0,2 мм/об, при развертывании чугуна 0,2-0,4 мм/об.

Скорость резания при развертывании конических отверстий развертками из быстрорежущей стали 6-10 м/мин.

Для облегчения работы конических разверток и получения чистой и гладкой поверхности следует применять охлаждение. При обработке стали и чугуна применяют эмульсию или сульфофрезол.

9. Измерение конических поверхностей

Поверхности конусов проверяют шаблонами и калибрами; измерение и одновременно проверку углов конуса производят угломерами. На рис. 213 показан способ проверки конуса с помощью шаблона.

Наружные и внутренние углы различных деталей можно измерять универсальным угломером (рис. 214). Он состоит из основания 1, На котором на дуге 130 нанесена основная шкала. С основанием 1 жестко скреплена линейка 5. По дуге основания перемещается сектор 4, несущий нониус 3. К сектору 4 посредством державки 7 может быть прикреплен угольник 2, в котором, в свою очередь, закрепляется съемная линейка 5. Угольник 2 и съемная линейка 5 имеют возможность перемещаться по грани сектора 4.

Путем различных комбинаций в установке измерительных деталей угломера можно производить измерение углов от 0 до 320°. Величина отсчета по нониусу 2". Отсчет, полученный при измерении углов, производится по шкале и нониусу (рис. 215) следующим образом: нулевой штрих нониуса показывает число градусов, а штрих нониуса, совпадающий со штрихом шкалы основания, - число минут. На рис. 215 со штрихом шкалы основания совпадает 11-й штрих нониуса, что означает 2"Х 11 = 22". Следовательно, угол в данном случае равен 76°22".

На рис. 216 показаны комбинации измерительных деталей универсального угломера, позволяющие производить измерение различных углов от 0 до 320°.

Для более точной проверки конусов в серийном производстве применяют специальные калибры. На рис. 217, а показан кониче-ский калибр-втулка для проверки наружных конусов, а на рис. 217, б-конический калибр-пробка для проверки конических отверстий.

На калибрах делаются уступы 1 и 2 на торцах или наносятся риски 3, служащие для определения точности проверяемых поверхностей.

На. рис. 218 приводится пример проверки конического отверстия калибром-пробкой.

Для проверки отверстия калибр (см. рис. 218), имеющий уступ 1 на определенном расстоянии от торца 2 и две риски 3, вводят с легким нажимом в отверстие и проверяют, нет ли качания калибра в отверстии. Отсутствие качания показывает, что угол конуса правилен. Убедившись, что угол конуса правилен, приступают к проверке его размера. Для этого наблюдают, до какого места калибр войдет в проверяемую деталь. Если конец конуса детали совпадает с левым торцом уступа 1 или с одной из рисок 3 или находится между рисками, то размеры конуса правильны. Но может случиться, что калибр войдет в деталь настолько глубоко, что обе риски 3 войдут в отверстие или оба торца уступа 1 выйдут из него наружу. Это показывает, что диаметр отверстия больше заданного. Если, наоборот, обе риски окажутся вне отверстия или ни один из торцов уступа не выйдет из него, то диаметр отверстия меньше требуемого.

Для точной проверки конусности применяют следующий способ. На измеряемой поверхности детали или калибра проводят мелом или карандашом две-три линии вдоль образующей конуса, затем вставляют или надевают калибр на деталь и повертывают его на часть оборота. Если линии сотрутся неравномерно, это значит, что конус детали обработан неточно и необходимо его исправить. Стирание линий по концам калибра говорит о неправильной конусности; стирание линий в средней части калибра показывает, что конус имеет небольшую вогнутость, причиной чего обычно является неточное расположение вершины резца по высоте центров. Вместо меловых линий можно нанести на всю коническую поверхность детали или калибра тонкий слой специальной краски (синьки). Такой способ дает большую точность измерения.

10. Брак при обработке конических поверхностей и меры его предупреждения

При обработке конических поверхностей, помимо упомянутых видов брака для цилиндрических поверхностей, дополнительно возможны следующие виды брака:
1) неправильная конусность;
2) отклонения в размерах конуса;
3) отклонения в размерах диаметров оснований при правильной конусности;
4) непрямолинейность образующей конической поверхности.

1. Неправильная конусность получается главным образом вследствие неточного смещения корпуса задней бабки, неточного поворота верхней части суппорта, неправильной установки конусной линейки, неправильной заточки или установки широкого резца. Следовательно, точной установкой корпуса задней бабки, верхней части суппорта или конусной линейки перед началом обработки можно брак предупредить. Этот вид брака исправим только в том случае, если ошибка во всей длине конуса направлена в тело детали, т. е. все диаметры у втулки меньше, а у конического стержня больше требуемых.

2. Неправильный размер конуса при правильном угле его, т. е. неправильная величина диаметров по всей длине конуса, получается, если снято недостаточно или слишком много материала. Предупредить брак можно только внимательной установкой глубины резания по лимбу на чистовых проходах. Брак исправим, если снято недостаточно материала.

3. Может получиться, что при правильной конусности и точных размерах одного конца конуса диаметр второго конца неправилен. Единственной причиной является несоблюдение требуемой длины всего конического участка детали. Брак исправим, если деталь излишне длинна. Чтобы избежать этого вида брака, необходимо перед обработкой конуса тщательно проверить его длину.

4. Непрямолинейность образующей обрабатываемого конуса получается при установке резца выше (рис. 219, б) или ниже (рис. 219, в) центра (на этих рисунках для большей наглядности искажения образующей конуса показаны в сильно преувеличенном виде). Таким образом, и этот вид брака является результатом невнимательной работы токаря.

Контрольные вопросы 1. Какими способами можно обработать конические поверхности на токарных станках?
2. В каких случаях рекомендуется делать поворот верхней части суппорта?
3. Как вычисляется угол поворота верхней части суппорта для обтачивания конуса?
4. Как проверяется правильность поворота верхней части суппорта?
5. Как проверить смещение корпуса задней бабки?.Как вычислить величину смещения?
6. Из каких основных элементов состоит конусная линейка? Как настроить конусную линейку на данную деталь?
7. Установите на универсальном угломере следующие углы: 50°25"; 45°50"; 75°35".
8. Какими инструментами измеряют конические поверхности?
9. Для чего на конических калибрах сделаны уступы или риски и как ими пользоваться?
10. Перечислите виды брака при обработке конических поверхностей. Как их избежать?

Обработка деталей с конической поверхностью связана с образованием конуса, который характеризуется следующими размерами - рисунок слева а): меньшим d и большим D диаметрами и расстоянием L между плоскостями, в которых расположены окружности с диаметрами D и d. Угол α называется углом наклона конуса, а угол 2α - углом конуса. Отношение K=(D-d)/L называется конусностью и обычно обозначается со знаком деления (например, 1: 20 или 1: 50), а в некоторых случаях десятичной дробью (например, 0,05 или 0,02). Отношение y=(D-d)/(2L)=tg α называется уклоном.

Способы обработки конических поверхностей

При обработке валов часто встречаются переходы между обрабатываемыми поверхностями, имеющие коническую форму. Если длина конуса не превышает 50 мм, то его обработку можно производить широким резцом - рисунок слева б). Угол наклона режущей кромки резца в плане должен соответствовать углу наклона конуса на обрабатываемой детали. Резцу сообщают подачу в поперечном или продольном направлении. Для уменьшения искажения образующей конической поверхности и уменьшения отклонения угла наклона конуса необходимо устанавливать режущую кромку резца по оси вращения обрабатываемой детали. Следует учитывать, что при обработке конуса резцом с режущей кромкой длиной более 10-15 мм могут возникнуть вибрации, уровень которых тем выше, чем больше длина обрабатываемой детали, меньше ее диаметр, меньше угол наклона конуса, ближе расположен конус к середине детали, больше вылет резца и меньше прочность его закрепления. В результате вибраций на обрабатываемой поверхности появляются следы и ухудшается ее качество. При обработке широким резцом жестких деталей вибрации могут отсутствовать, но при этом возможно смещение резца под действием радиальной составляющей силы резания, что приводит к нарушению настройки резца на требуемый угол наклона. Смещение резца зависит от режима обработки и направления подачи.

Конические поверхности с большими уклонами можно обрабатывать при повороте верхних салазок суппорта с резцедержателем - рисунок слева в), на угол α, равный углу наклона обрабатываемого конуса. Подача резца производится вручную (рукояткой перемещения верхних салазок), что является недостатком этого метода, поскольку неравномерность ручной подачи приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности. Указанным способом обрабатывают конические поверхности, длина которых соизмерима с длиной хода верхних салазок.

Конические поверхности большой длины с α=8-10 градусов можно обрабатывать при смещении задней бабки - рисунок слева г), величина которого h=L×sin α. Величину смещения задней бабки определяют по шкале, нанесенной на торце опорной плиты со стороны маховика, и риске на торце корпуса задней бабки. Цена деления на шкале обычно 1 мм. При отсутствии шкалы на опорной плите величину смещения задней бабки отсчитывают по линейке, приставленной к опорной плите. Способы контроля величины смещения задней бабки показаны на рисунке справа. В резцедержателе закрепляют упор, рисунок а) или индикатор, рисунок б). В качестве упора может быть использована тыльная сторона резца. Упор или индикатор подводят к пиноли задней бабки, фиксируют их исходное положение по лимбу рукоятки поперечной подачи или по стрелке индикатора, а затем отводят. Заднюю бабку смещают на величину больше h, a упор или индикатор передвигают (рукояткой поперечной подачи) на величину h от исходного положения. Затем заднюю бабку смещают в сторону упора или индикатора, проверяя ее положение по стрелке индикатора или по тому, насколько плотно зажата полоска бумаги между упором и пинолью. Положение задней бабки для обработки конической поверхности можно определить по готовой детали. Готовую деталь (или образец) устанавливают в центрах станка и заднюю бабку смещают до тех пор, пока образующая конической поверхности не окажется параллельной направлению продольного перемещения суппорта. Для этого индикатор устанавливают в резцедержатель, подводят к детали до соприкосновения и перемещают (суппортом) вдоль образующей детали. Заднюю бабку смещают до тех пор, пока отклонения стрелки индикатора не будут минимальными, после чего закрепляют.

Для обеспечения одинаковой конусности партии деталей, обрабатываемых этим способом, необходимо, чтобы размеры заготовок и их центровых отверстий имели незначительные отклонения. Поскольку смещение центров станка вызывает износ центровых отверстий заготовок, рекомендуется обработать конические поверхности предварительно, затем исправить центровые отверстия и после этого произвести окончательную чистовую обработку. Для уменьшения разбивки центровых отверстий и износа центров целесообразно последние выполнять со скругленными вершинами.

Распространенной является обработка конических поверхностей с применением копирных устройств. К станине станка крепится плита 1, рисунок слева а), с копирной линейкой 2, по которой перемещается ползун 5, соединенный с суппортом 6 станка тягой 7 с помощью зажима 8. Для свободного перемещения суппорта в поперечном направлении необходимо отсоединить винт поперечной подачи. При продольном перемещении суппорта 6 резец получает два движения: продольное от суппорта и поперечное от копирной линейки 2. Величина поперечного перемещения зависит от угла поворота копирной линейки 2 относительно оси 3 поворота. Угол поворота линейки определяют по делениям на плите 1, фиксируют линейку болтами 4. Подачу резца на глубину резания производят рукояткой перемещения верхних салазок суппорта. Обработку конической поверхности 4, рисунок слева б), производят по копиру 3, установленному в пиноли задней бабки или в револьверной головке станка. В резцедержателе поперечного суппорта устанавливают приспособление 1 с копирным роликом 2 и остроконечным проходным резцом. При поперечном перемещении суппорта копирный ролик 2 в соответствии с профилем копира 3 получает продольное перемещение, которое передается (через приспособление 1) резцу. Наружные конические поверхности обрабатываются проходными, а внутренние конические поверхности - расточными резцами.

Для получения конического отверстия в сплошном материале, рисунок справа, заготовку обрабатывают предварительно (сверлят, растачивают), а затем окончательно (развертывают). Развертывание выполняют последовательно комплектом конических разверток - рисунок внизу. Диаметр предварительно просверленного отверстия на 0,5-1 мм меньше заходного диаметра развертки. Формы режущих кромок и работа разверток: режущие кромки черновой развертки - а) имеют форму уступов; получистовая развертка - б) снимает неровности, оставленные черновой разверткой; чистовая развертка - в) имеет сплошные режущие кромки по всей длине и калибрует отверстие. Если требуется коническое отверстие высокой, точности, то его перед развертыванием обрабатывают коническим зенкером, для чего в сплошном материале сверлят отверстие диаметром на 0,5 мм меньше, чем диаметр конуса, а затем применяют зенкер. Для уменьшения припуска под зенкерование иногда применяют ступенчатые сверла разного диаметра.

Обработка конических поверхностей – это технически сложный процесс, который выполняется на токарном оборудовании.

Кроме специального инструмента необходима высокая квалификация (разряд) оператора. Обработка конических поверхностей на токарных станках делится на две категории:

• работа с наружными конусами;


• работа с коническими отверстиями.

Каждый вид обработки обладает своими техническими особенностями и нюансами, которые должны учитываться токарем.

Особенности обработки наружного конических поверхностей

В силу своей специфической формы, работа с наружными коническими поверхностями обладает своей спецификой.

При несоответствии инструмента, дины фигуры и ее физических характеристик поверхность детали приобретает волнистую форму, что негативно сказывается на качестве заготовки и ее дальнейшей пригодности в эксплуатации.

Причины возникновения волнистости:

• длина конуса более 15 мм;


• большой вылет резца или плохое крепление детали;


• увеличение длины заготовки с пропорциональным уменьшением ее диаметра (толщины).

Обработка конических поверхностей на токарном станке без эффекта волн производится при соблюдении таких условий:

• не нужно достигать высокого класса обработки;


• при закреплении деталей должен быть большой угол наклона конуса относительно стационарного резца;


• длина конуса не превышает 15 мм;


• заготовка конической формы изготовлена из твердого сплава.

Способы обработки конических поверхностей выбираются исходя из указанных критериев.

Конические отверстия

Для обработки конических отверстий в сплошном материале существует два этапа:

• сверление;


• развертывание;

В первом случае используют сверло с диаметром равным или меньшим на 2-3 мм чем предполагаемое отверстие.

Размерную дельту уменьшают за счет финальной расточки. Сначала выбирается крупное сверло, которым пробивается отверстие, на глубину, меньше заданной. Затем тонкими сверлами производится каскадное сверление отверстия и доведение глубины до заданной.

При использовании нескольких сверл, внутренний конус соответствует заданным размерам и не имеет ступенчатых переходов.

При развертке отверстий используются сверла с тремя видами рабочей поверхности:

• первичные (обдирочные). Поверхность сверла имеет редкие грубые зубья, расположенные по винтовой спирали. При работе с этим сверлом снимается большой слой материала и формируется профиль отверстия;


• вторичное. У этого сверла больше канавок и зубьев, что позволяет добиться более четкого профиля отверстия и убрать излишки металла внутри;


• третье (чистовое). Поверхность этого сверла имеет прямые зубья, которые позволяют сделать «чистую» проходку и убрать ступенчатый эффект после двух предыдущих разверток.

Глубину и диаметр полученных отверстий проверяют при помощи пробок-калибров.

Обработка цилиндрических поверхностей

Обработка цилиндрических поверхностей на токарном станке – это две разные технологии, одна из которых позволяет работать с внешней поверхностью (валы, втулки, диски), а другая – с внутренней (отверстия).

Для работы используются резцы, сверла, развертки.

Использование определенного типа инструмента зависит от диаметра отверстия (толщины вала), класса чистоты обработки и шероховатости поверхности.

Детали с цилиндрической формой широко используются в машиностроении и тяжелой промышленности, а качество отверстий в сплошном материале определяет степень стыковки элементов конструкции, общую механическую прочность узла и длительность эксплуатации изделия.

Обработка наружных цилиндрических поверхностей заключается в доведении заготовки до заданной толщины путем снятия стружки при помощи резца. Для этого деталь располагается параллельно полу и закрепляется на токарном станке.

Проходом резца вдоль поверхности вращения позволяет достигнуть необходимого класса обработки и толщины детали.

Обработка цилиндрических поверхностей наружного типа делается в три этапа:

• черновая обточка. При таком методе получают шероховатость до 3-го класса и точность поверхности до 5-го;


• чистовая обработка. Класс точности возрастает до 4-го, а шероховатость до 6-го;


• чистовая тонкая (сверхточная). Степень шероховатости на уровне 9-го класса, а точность до 2-го.

В зависимости от желаемых показателей мастер использует одну или несколько стадий обработки.

Ввиду того, что при изготовлении многоступенчатых валов из цельной заготовки значительная часть материала становится стружкой, в современном производстве заготовки получают методом литья, а на станке проводится доводка детали до заданных параметров.

Обработка внутренних цилиндрических поверхностей – это достижение заданного класса точности при работе с отверстиями.

По своему типу отверстия делятся на категории:

• сквозные;


• глухие (досверленные до определенной глубины);


• глубокие со ступенчатой структурой (несколько диаметров на разных глубинах).

Исходя из типа отверстия и его габаритных размеров, применяются сверла определенной формы и диаметра.

Для достижения заданного класса точности мастера используют несколько разновидностей инструментов и производят обработку внутренней поверхности в три этапа, так же, как и с внешним цилиндром (черновое сверление, чистовое и высокоточное).

Тип инструмента зависит от твердости материала и заданных технических характеристик отверстия.

Современные технологии обработки конических и цилиндрических поверхностей демонстрируются на ежегодной выставке « ».