Лабораторная работа № 17. Механическая обработка деталей на токарных, сверлильных и фрезерных станках

Цель и задачи работы – ознакомиться со способами обработки поверхностей заготовок на токарных, сверлильных и фрезерных станках. Ознакомиться с типами инструментов, применяемых при точении, сверлении и фрезеровании. Изучить устройство и органы управления указанных металлорежущих станков. Произвести обработку заготовки и замерить размеры детали.

Применяемое оборудование, инструменты, материал и приборы

Для выполнения работы необходимо:

- Токарно-винторезный станок.

- Набор токарных резцов.

- Вертикально-сверлильный станок.

- Набор режущего инструмента (сверла, зенкера, развертки).

- Горизонтально- и вертикально-фрезерные станки.

- Набор фрез.

- Тиски машинные.

- Штангенциркуль.

- Заготовки из алюминиевого сплава Д16.

Общие сведения

С целью успешного выполнения лабораторной работы необхо­димо до начала занятий ознакомиться с методическими указаниями по данной лабораторной работе.

Перед началом лабораторной работы преподавателем произво­дится проверка знаний конструкции указанных выше моделей стан­ков, видов работ, выполняемых на них, и типов режущих инструмен­тов, используемых при этом.

Обработка металлов резанием основана на срезании лезвийным или абразивным инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхно­стей детали.

Чтобы с заготовки срезать слой материала, необходимо режу­щему инструменту и заготовке сообщить относительные движения. Инструмент и заготовку устанавливают в рабочих органах станка, обеспечивающих эти относительные движения: в шпинделе, на столе, в револьверной головке, инструментальном магазине. Движения ра­бочих органов станков делят на движения резания, установочные и вспомогательные. Движения, которые обеспечивают срезание с заго­товки слоя материала или вызывают изменение состояния обработан­ной поверхности заготовки, называют движениями резания. К ним относят главное движение резания D_r и движение подачи D_s.

За главное принимают движение, которое определяет скорость деформирования и отделения стружки, за движение подачи - движение, которое обеспечивает непрерывность врезания режущей кромки инструмента в материал заготовки. Эти движения могут быть непрерывными или прерывистыми, вращательными, поступательными, возвратно-поступательными. Скорость главного движения обозначают V, скорость движения подачи – V_s.

Движения, обеспечивающие взаимное положение инструмента и заготовки для срезания с нее определенного слоя материала, назы­вают установочными. К вспомогательным движениям относят транс­портирование заготовки, закрепление заготовки и инструмента, быст­рые перемещения рабочих органов станка, переключение скоростей движения резания и движения подачи и др.

Формообразование поверхности и заготовки можно представить схемой обработки. На схеме условно изображают обрабатываемую заготовку, ее установку и закрепление на станке, закрепление и по­ложение инструмента относительно заготовки, а также движение ре­зания (рис. 14.8). Инструмент показывают в положении, соответст­вующем обработке поверхности заготовки.

Рис. 14.8. Схемы обработки заготовок: а – точением; б – растачиванием;

в – сверлением; г – фрезерованием; д – шлифованием на кругошлифовальном;

е – плоскошлифовальном станках; D_е – главное движение резания;

S _пр – продольное движение подачи; S_в – вертикальное движение подачи;

S_п – поперечное движение подачи; S _кр – круговое движение подачи

Обработанную поверхность выделяют другим цветом или утол­щенными линиями. На схемах обработки показывают характер дви­жений резания, например, вращательное, возвратно-поступательное. Закрепление заготовки показывают полуконструктивно (рис. 14.8, а, д) или условными знаками (рис. 14.8, б – г).

В процессе резания на заготовке различают (рис. 14.8, а) обра­батываемую поверхность 1, с которой срезается слой материала, об­работанную поверхность 3 и поверхность резания 2, образуемую в процессе обработки главной режущей кромкой инструмента.

Обработка заготовок на токарно-винторезных станках

Виды работ, выполняемые на токарно-винторезных станках

Под точением понимают обработку наружных поверхностей за­готовок.Разновидности точения следующие: растачивание – обработка внутренних поверхностей; подрезание – обработка плоских (торцевых) поверхностей; разрезание – разделение заготовки на части или отрезка готовой детали от заготовки.

Технологический метод формообразования поверхностей точе­нием характеризуется вращательным движением заготовки и посту­пательным движением инструмента-резца. Движение подачи осу­ществляется параллельно оси вращения заготовки (продольное дви­жение подачи), перпендикулярно оси вращения заготовки (попереч­ное движение подачи), под углом к оси вращения заготовки (наклон­ное движение подачи).

На токарных станках обрабатывают, как правило, детали типа тел вращения, к которым относятся гладкие и ступенчатые валы (рис. 14.9, а), зубчатые колеса (рис. 14.9, б), втулки (рис. 14.9, в), крышки (рис. 14.9, г), шкивы (рис. 14.9, д).

Схемы основных видов обработки поверхностей, показанные на рис. 14.10, являются типовыми, так как их можно реализовать на универсальных токарных станках, полуавтоматах, автоматах и станках с ЧПУ. Обработка поверхностей осуществляется с продольным или поперечным движениями подачи (рис. 14.10).

Формообразование поверхностей при обработке с продольным движением подачи осуществляется по методу следов, при обработке с поперечным движением подачи в основном по методу копирования.

Перемещения инструментов в направлениях движения подачи зависят от типа станка, и управление ими осуществляется вручную или по управляющим командам программы системы ЧПУ станка.

Рис. 14.9. Типовые детали цилиндрической формы:

а – ступенчатые валы; б – зубчатое колесо; в – втулка; г – крышка; д – шкив

Наружные цилиндрические поверхности обтачивают прямыми, отогнутыми или упорными проходными резцами (рис. 14.10, а) [19]. Заготовки закрепляют в патроне, патрон – центре или в центрах.

Наружные и внутренние резьбы нарезают резьбовыми резцами (рис. 14.10, б).

Рис. 14.10. Схемы обработки поверхностей заготовок на токарно-винторезном станке

Точение длинных пологих конусов производят, смещая в попе­речном направлении корпус задней бабки относительно ее основания (рис. 14.10, в).

Сквозные отверстия на токарно-винторезных станках растачи­вают проходными расточными резцами (рис. 14.10, г), глухие – упорными (рис. 14.10, д).

С поперечным движением подачи на токарно-винторезных стан­ках обтачивают кольцевые канавки (рис. 14.10, е) прорезными резцами, фасонные поверхности (рис. 14.10, ж) фасонными стержневыми резцами, короткие конические поверхности – фаски (рис. 14.10, з) – широкими резцами, у которых главный угол в плане равен половине угла при вершине конической поверхности. Отрезание деталей от заготовки (рис. 14.10, и) выполняют отрезными резцами с наклонной режущей кромкой, что обеспечивает получение торца у готовой детали без остаточного заусенца.

Подрезание торцов (рис. 14.10, к) выполняют специальными под­резными резцами.

На токарно-винторезных станках обработку отверстий выпол­няют сверлами (рис. 14.10, л), зенкерами и развертками. В этом случае обработку ведут с продольным движением подачи режущего инструмента. Обтачивание наружных и растачивание внутренних конических поверхностей средней длины (рис. 14.10, м, н) с любым углом конуса при вершине на токарно-винторезных станках производят с наклонным движением подачи резцов при повороте верхнего суппорта.

Конструкция токарно-винторезного станка

Основным параметром универсального токарно-винторезного станка является высота центров над станиной. Этот размер определяет наибольший диаметр заготовки, которую можно установить и обработать на станке.

Другим основным параметром станка является наибольшее рас­стояние между его центрами, которое определяет наибольшую длину обрабатываемой заготовки.

Токарно-винторезные станки характеризуются также наибольшей частотой вращения шпинделя, наибольшим диаметром прутка, проходящего через отверстие шпинделя, размером центра шпинделя, мощностью привода главного движения, диапазоном скоростей и по­дач.

Токарно-винторезный станок состоит из следующих узлов (рис. 14.11). Станина 2 с призматическими направляющими служит для монтажа узлов станка и закреплена на тумбах. В передней тумбе 1 смонтирован электродвигатель главного привода станка, в задней тумбе 12 – бак для смазочно-охлаждающей жидкости и насосная станция.

Рис. 14.11. Схема токарно-винторезного станка

В передней бабке 6 смонтированы коробка скоростей станка и шпиндель. Механизмы и передачи коробки скоростей позволяют по­лучать разные частоты вращения шпинделя. На шпиндель закрепляют зажимные приспособления для передачи крутящего момента обрабатываемой заготовки. На лицевой стороне передней бабки установлена панель управления 5 механизмами коробки скоростей.

Коробку подач 3 крепят к лицевой стороне станины. В коробке смонтированы механизмы и передачи, позволяющие получать разные скорости движения суппортов. С левой торцевой стороны станины установлена коробка 4 сменных зубчатых колес, необходимых для наладки станка на нарезание резьбы.

Продольный суппорт 7 перемещается по направляющим станка и обеспечивает продольную подачу резцу. По направляющим про­дольного суппорта перпендикулярно к оси вращения заготовки пере­мещается поперечная каретка, на которой смонтирован верхний суппорт 9. Поперечная каретка обеспечивает поперечную подачу рез­ца. Верхний поворотный суппорт можно устанавливать под любым углом к оси заготовки, что необходимо при обработке конических поверхностей заготовок.

На верхнем суппорте смонтирован четырехпозиционный пово­ротный резцедержатель 8, в котором можно одновременно закреплять четыре резца.

К продольному суппорту крепят фартук 10. В фартуке смонти­рованы механизмы и передачи, преобразующие вращательное движе­ние ходового валика или ходового винта в поступательное движение суппортов. Задняя бабка 11 установлена с правой стороны станины и перемещается по ее направляющим. В пиноли задней бабки устанав­ливают задний центр или инструмент для обработки отверстий (свер­ла, зенкера, развертки).

Корпус задней бабки смещается относительно основания в по­перечном направлении, что необходимо при обтачивании наружных конических поверхностей. Для предохранения работающего от травм сходящей стружкой на станке устанавливают специальный защитный экран.

Обработка заготовок на вертикально-сверлильных станках

Виды работ, выполняемых на вертикально-сверлильных станках

Сверление – основной технологический способ образования от­верстий в сплошном металле обрабатываемой заготовки. Сверлением могут быть получены как сквозные, так и глухие отверстия. При сверлении используют стандартные сверла, имеющие две режущие кромки.

Сверление осуществляют при сочетании вращательного движе­ния инструмента вокруг оси – главного движения и поступательного его движения вдоль оси – движения подачи. Оба движения на свер­лильном станке сообщают инструменту.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных ус­ловиях, чем при точении. В процессе резания затруднены отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим кромкам инст­румента.

Схемы основных видов обработки поверхностей заготовок на вертикально-сверлильных станках показаны на рис. 14.12.

На сверлильных станках выполняют сверление, рассверливание, зенкерование и обработку сложных отверстий.

Сверление сквозного отверстия показано на рис. 14.12, а. Режущим инструментом служит спиральное сверло. В зависимости от требуемой точности и величины партии обрабатываемых заготовок отверстия сверлят в кондукторе или по разметке.

Рассверливание – процесс увеличения диаметра ранее просвер­ленного отверстия сверлом большого диаметра (рис. 14.12, б).

Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, по­вышения точности и снижения шероховатости многолезвийным ре­жущим инструментом – зенкером (рис. 14.12, в).

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой (обычно после зенкерования) в це­лях получения высокой точности и малой шероховатости обработан­ной поверхности (рис. 14.12, г, д).

Цекование – обработка торцевой поверхности отверстия торцо­вым зенкером для достижения перпендикулярности плоской торцо­вой поверхности к его оси (рис. 14.12, е).

Зенкерованием получают в имеющихся отверстиях цилиндриче­ские или конические углубления под головки винтов, болтов, закле­пок и других деталей. На рис. 14.12 ж, з показано зенкерование цилиндрического и конического углублений соответственно цилиндрическим и коническим зенкерами.

Нарезание резьбы – получение на внутренней цилиндрической поверхности с помощью метчика винтовой канавки (рис. 14.12, и).

Отверстия сложного профиля обрабатывают с помощью комби­нированного режущего инструмента. На рис. 14.12, к показан комбинированный зенкер для обработки двух поверхностей: цилиндрической и конической.

е ж з и к

Рис. 14.12. Схемы обработки заготовок на вертикально-сверлильных станках

Конструкция вертикально-сверлильного станка

На рис. 14.13 дан общий вид вертикально-сверлильного станка.

Рис. 14.13. Общий вид вертикально-сверлильного станка

На фундаментной плите 1, являющейся резервуаром для сма-зочно-охлаждающей жидкости, установлена колонна 2. На верти­кальных направляющих колонны базируется сверлильная головка 3 и стол 4. В верхней части сверлильной головки располагается коробка скоростей 5, через которую шпинделю 6 с режущим инструментом сообщается от электродвигателя 7 главное вращательное движение, а в нижней – коробка подач 8.

В зависимости от габаритов заготовки стол и сверлильная головка станка могут перемещаться по направляющим колонны вверх и вниз рукоятками 9 и 10.

Пусковая и защитная аппаратура размещена в шкафу 11.

Переключение скоростей вращения шпинделя осуществляется рукояткой 12.

Для переключения подач служит рукоятка 13. Ручное переме­щение шпинделя осуществляется штурвалом 14.

Обработка заготовок на универсально-фрезерных станках

Виды работ, выполняемых на горизонтально-фрезерных

и вертикально-фрезерных станках

Фрезерование – один из высокопроизводительных и распро­страненных методов обработки поверхностей заготовок многолез­вийным режущим инструментом – фрезой.

Технологический метод формообразования поверхностей фрезе­рованием характеризуется главным вертикальным движением инст­румента и обычно поступательным движением подачи.

На фрезерных станках обрабатывают горизонтальные, верти­кальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля.

На рис. 14.14 показаны схемы обработки фрезерованием на уни­версальных фрезерных станках.

При фрезеровании на горизонтально-фрезерных станках, как правило, используют продольную S_пр и реже поперечную S_п и верти­кальную S_в подачи.

На вертикально-фрезерных станках используют продольную и поперечную подачи в зависимости от пространственного расположе­ния обрабатываемой поверхности, а вертикальную подачу практиче­ски не используют. Вертикальные поверхности на горизонтально-фрезерных станках (рис. 14.14, а) обрабатывают торцовым насадными фрезами или фрезерными головками, а на вертикально-фрезерых (рис. 14.14, г) – концевыми фрезами.

Горизонтальные поверхности обрабатывают цилиндрическими фрезами на горизонтально-фрезерных станках (рис. 14.14, б) и торцевыми насадками на вертикально-фрезерных станках (рис. 14.14, в).

Узкие наклонные поверхности на горизонтально-фрезерных станках получают угловой фрезой (рис. 14.14, д). Широкие наклонные поверхности удобнее обрабатывать на вертикально-фрезерных станках с поворотной цилиндрической головкой (рис. 14.14, е) торцевой насадкой или концевой фрезами. Уступы и пазы на горизонтально-фрезерных станках обрабатывают соответственно дисковыми двух­сторонними (рис. 14.14, ж) и трехсторонними (рис. 14.14, и), а на вертикально-фрезерных станках – концевыми (рис. 14.14, з, к) фрезами. Фасонные поверхности обрабатывают фасонными фрезами. Фасонные поверхности обрабатывают фасонными фрезами (рис. 14.14, л).

л

Рис. 14.14. Схема фрезерования поверхностей

Пазы типа «Ласточкин хвост» и «Т-образные» обрабатывают на вертикально-фрезерных станках: сначала фрезеруют прямоугольный паз концевой фрезой, а затем концевой угловой (рис. 14.14, м) или «Т-об­разной» фрезой (рис. 14.14, р).

На горизонтально-фрезерных станках шпоночные пазы обраба­тывают дисковыми фрезами (рис. 14.14, с) а на вертикально-фрезерных – концевыми или шпоночными фрезами (рис. 14.14, п). Одновременную обработку нескольких поверхностей выполняют набором фрез (рис. 14.14, н).

Конструкция горизонтально-фрезерного и вертикально-фрезерного станков

На рис. 14.15 дан общий вид горизонтально-фрезерного станка. В станине 1 размещена коробка скоростей 2. По вертикальным направ­ляющим станины перемещается консоль 7. Заготовка, устанавливае­мая на столе 4 в тисках или приспособлении, получает подачу в трех направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим кон­соли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим ста­нины).

Главным движением является вращение шпинделя. Коробка подач 8 размещена в консоли. Хобот 3 служит для закрепления подвески 5, поддерживающей конец фрезерной оправки.

Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называют универ­сальными.

На рис. 14.16 дан общий вид вертикально-фрезерного станка.

Основные узлы станка; станина 1, поворотная цилиндрическая головка 3 со шпинделем 4, стол 5, салазки 6, консоль 7, коробка ско­ростей 2 и коробка подач 8.

Рис. 14.15. Горизонтально- Рис. 14.16. Вертикально-

фрезерный станок фрезерный станок

Главным является вращательное движение шпинделя. Заготовка, установленная на столе, может получать подачу в трех направлениях: продольном, поперечном и вертикальном.

Методические указания по выполнению работы

- Ознакомиться с правилами техники безопасности при работе на металлорежущих станках:

- Перед началом выполнения работы непосредственно на станке следует внимательно изучить задание, требования техники безопасности, произвести осмотр станка, приспособлений и инструмента, проверить исправность ограждений и предохранительных устройств.

В случае обнаружения неисправностей и нарушений правил техники безопасности о них нужно немедленно сообщить пре­подавателю или лаборанту.

- Строго запрещается без разрешения преподавателя или лабо­ранта приступать к работе на станке, включать станок в действие, удалять ограждения и предохранительные приспособления. Вследствие ошибочного включения может произойти несчастный случай или поломка станка.

- Перед пуском и работой на станке нужно изучить особенности его конструкции, назначение узлов и действие органов управления. Взаимодействие подвижных узлов станка должно проверяться путем их перемещения вручную. В необходимых случаях следует обратиться к преподавателю или лаборанту за разъяснениями.

- При пуске станка следует предупредить об этом всех студентов, находящихся в данный момент около станка. Во время работы станка не разрешается производить измерения обрабатываемой детали, убирать стружку, облокачиваться на узлы станка. Нужно быть особо внимательным и не отвлекаться от выполнения основной работы. При отключении станка не допускается вручную тормозить патрон, шпиндель, обрабатываемую деталь.

- В лаборатории студент должен выполнять только порученную работу. Категорически воспрещается производить другие работы. Не разрешается ходить без дела по лаборатории, так как это отвлекает преподавателя и других студентов, станок остается без наблюдения, что может повлечь за собой несчастный случай.

- Не допускается загромождение рабочего места. Загроможден-ность и захламленность рабочего места могут явиться причиной несчастного случая.

- При несчастном случае нужно немедленно об этом сообщить преподавателю и лаборанту и оказать первую помощь постра­давшему. Для этой цели в лаборатории имеется аптечка.

1. Ознакомиться с видами работ, выполняемых на станках.

2. Ознакомиться с типами режущих инструментов, используемых при обработке.

3. С участием лаборанта или преподавателя настроить станок и произвести обработку заготовки по техмаршруту на изготовление детали.

4. Замерить размеры готовой детали.

5. Составить отчет (Приложение 17).

Контрольные вопросы

1. Перечислить виды работ, выполняемых на токарных, сверлильных и фрезерных станках.

2. Применяемый режущий инструмент.

3. Назвать основные узлы станков, органы управления и область их назначения.

Дата добавления: 2015-12-07