Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Точение металла — это операция механической обработки резанием, при которой заготовка вращается, а резец совершает поступательное движение подачи. Метод применяется для формирования тел вращения: валов, втулок, фланцев, колец, дисков. Это один из наиболее распространённых способов получения деталей с заданной геометрией и шероховатостью поверхности в машиностроении.
Токарная обработка металла основана на сочетании двух движений: главного — вращения заготовки (скорость резания v) и вспомогательного — перемещения резца (подача s). Срезаемый слой материала называется припуском, а его толщина — глубиной резания t. Эти три параметра составляют режим резания и определяют производительность, качество поверхности и стойкость инструмента.
Обработка выполняется на токарно-винторезных, токарно-карусельных и многошпиндельных станках, в том числе с числовым программным управлением. Диапазон обрабатываемых диаметров — от долей миллиметра на прецизионных станках до нескольких метров на карусельных. По ГОСТ 25761-83 точение относится к виду обработки резанием с вращательным главным движением заготовки. Буквенные обозначения элементов режима — по ГОСТ 25762-83.
Точение обеспечивает квалитеты точности от IT14 (черновой проход) до IT7 и выше (чистовое точение), а шероховатость поверхности — от Ra 50 мкм до Ra 1,6 мкм и менее в зависимости от стадии обработки. Параметры шероховатости регламентированы ГОСТ 2789-73, квалитеты допусков — ГОСТ 25346-2013.
Классификация токарных операций определяется направлением подачи резца относительно оси вращения заготовки и формой получаемой поверхности.
Резец перемещается параллельно оси заготовки — формируются цилиндрические и конические наружные поверхности. Это наиболее распространённая операция: обработка шеек валов, ступеней, посадочных мест под подшипники. Применяются проходные резцы: прямые (ГОСТ 18878-73) и упорные с главным углом в плане φ=90° (ГОСТ 18879-73). Упорный резец предпочтителен при обработке ступенчатых поверхностей — он не создаёт осевой составляющей силы резания.
Подача направлена перпендикулярно оси — к центру или от центра заготовки. Формируется плоская торцовая поверхность. Используются подрезные резцы или проходные упорные с φ=90°. Торцовое точение применяют при обработке фланцев, колец, ступиц. При обработке от периферии к центру предпочтителен правый подрезной резец.
Для формирования наружных и внутренних канавок применяются канавочные резцы с прямой или фасонной режущей кромкой. Ширина канавки соответствует ширине пластины. Отрезка — частный случай поперечной подачи: резец прорезает заготовку насквозь. Скорость резания при отрезке, как правило, снижают на 20–30% по сравнению с проходным точением — из-за ухудшения условий отвода стружки и охлаждения вершины резца.
Обработка внутренних цилиндрических и конических поверхностей расточным резцом. Применяется для расточки отверстий после сверления или как финишная операция. Жёсткость расточного резца ниже, чем проходного, из-за консольного вылета, поэтому глубину резания и подачу ограничивают, а финишное растачивание нередко ведут за несколько проходов.
Форма режущей кромки резца повторяет профиль получаемой поверхности. Применяется для изготовления рукояток, маховиков, галтельных переходов. Фасонные резцы делятся на призматические и круглые (дисковые). Из-за большой длины активной режущей кромки скорость резания снижают в 1,5–2 раза относительно проходного точения, а подача не превышает 0,05–0,15 мм/об для обеспечения точности профиля.
Резьбовой резец перемещается с подачей, численно равной шагу нарезаемой резьбы, за каждый оборот шпинделя. Угол профиля резца соответствует углу профиля резьбы: 60° для метрической по ГОСТ 9150-2002 (действующий). Нарезание ведётся за несколько проходов с постепенным уменьшением глубины резания от прохода к проходу.
Каждая деталь, как правило, проходит несколько стадий токарной обработки. Переход от чернового к чистовому точению — это последовательное уточнение геометрии и качества поверхности с уменьшением глубины резания и подачи.
Приведённые диапазоны скоростей резания характерны для современных покрытых твёрдосплавных пластин при обработке конструкционных сталей (ст. 45, 40Х). Традиционные непокрытые марки (Т15К6, Т5К10 по ГОСТ 3882-74) обеспечивают скорости в 1,5–2 раза ниже. Для быстрорежущих резцов (Р6М5 по ГОСТ 19265-73) скорость составляет 20–40 м/мин при черновом точении стали. Шероховатость Ra 0,8 мкм и менее достигается тонким точением — это отдельная финишная стадия с малой глубиной резания (0,05–0,15 мм) и специально подобранной геометрией резца.
Правильный выбор резца и пластины напрямую влияет на производительность, качество и стойкость инструмента.
Главный угол в плане φ определяет соотношение радиальной и осевой составляющих силы резания. При φ=90° радиальная сила минимальна — предпочтительно для нежёстких заготовок и ступенчатых поверхностей. При φ=45° повышается прочность режущей кромки и снижается склонность к вибрациям на жёстких заготовках с непрерывным резанием. При средней жёсткости системы СПИД применяют φ=60–75°.
Обозначение пластины регламентировано ГОСТ 19042-80 (аналог ISO 1832:2017). Система включает буквенно-цифровой код из 9 позиций. Например, CNMG 120408 расшифровывается следующим образом: C — ромбическая форма пластины с углом при вершине 80°, N — задний угол 0° (отрицательная пластина), M — класс допуска, G — исполнение стружколома, 12 — размер (вписанная окружность 12 мм), 04 — толщина пластины 4,76 мм, 08 — радиус при вершине 0,8 мм.
Радиус вершины rε одновременно влияет на прочность режущей кромки и шероховатость поверхности. Теоретическая шероховатость при точении: Rz = s² / (8·rε), где s — подача (мм/об). Для чернового точения рекомендуют rε = 0,8–1,6 мм — больший радиус увеличивает прочность кромки и допускает более высокие подачи. Для чистового точения rε = 0,4–0,8 мм: меньший радиус снижает радиальную составляющую силы резания и склонность к вибрациям, что критично при малых глубинах резания и нежёстких заготовках.
Последовательность назначения режимов резания (по справочнику технолога-машиностроителя, Косилова/Мещеряков): сначала определяют глубину резания исходя из припуска и числа проходов, затем подачу — из требований к шероховатости и жёсткости системы СПИД, наконец рассчитывают допустимую скорость резания.
Скорость резания рассчитывается по эмпирической зависимости из теории резания:
v = Cv / (Tm · tx · sy) · Kv
где T — период стойкости инструмента (мин), Cv, m, x, y — коэффициенты из нормативных таблиц для конкретного сочетания инструментального и обрабатываемого материала, Kv — общий поправочный коэффициент, учитывающий свойства материала, состояние поверхности, геометрию инструмента и условия обработки.
Частота вращения шпинделя: n = 1000·v / (π·D), где D — диаметр заготовки, мм. Расчётное значение n округляют до ближайшей паспортной ступени станка. Обозначения: скорость резания v [м/мин], подача s [мм/об], глубина резания t [мм] — по ГОСТ 25762-83.
При черновом точении сталей применяют водоэмульсионные СОЖ с концентрацией 5–10% для интенсивного охлаждения зоны резания и отвода стружки. При чистовом точении и обработке цветных металлов используют масляные СОЖ с лучшими смазывающими свойствами. Точение серого чугуна, как правило, ведётся без СОЖ — для предотвращения налипания графитовой пыли на направляющие и загрязнения гидросистемы станка.
Анализ видов брака — обязательная часть технологического контроля токарных операций. Большинство дефектов имеет систематический характер и устраняется корректировкой режимов или наладкой оборудования.
Точение металла охватывает широкий спектр операций — от наружного продольного точения и подрезки торцов до фасонной и резьбовой обработки. Качество результата определяется грамотным назначением режимов резания (глубина, подача, скорость), правильным выбором инструментального материала и геометрии резца применительно к конкретному сочетанию обрабатываемого материала и условий обработки. Понимание причин типичных дефектов позволяет оперативно устранять их в производственных условиях. Применение стандартизированной системы обозначений (ГОСТ 25762-83, ГОСТ 19042-80) обеспечивает единый технологический язык при разработке управляющих программ и технологической документации.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.