Способы получения конических поверхностей. Методы обработки конических поверхностей. Измерение конических поверхностей
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.
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.
Растачивают конические отверстия обычно путем поворота верхней части суппорта на нужный угол. Расточной резец устанавливают в резцедержатель по центру оси станка и закрепляют. Поворотную часть суппорта вместе с резцом располагают под нужным углом к оси центров станка и закрепляют.
После чистового растачивания отверстия на конус его развертывают конической разверткой соответствующей конусности. Конические отверстия выгоднее обрабатывать непосредственно после сверления набором специальных разверток, имеющих одну и ту же конусность.
Применяют последовательно три развертки — черновую, получистовую и чистовую.
Черновой разверткой снимают самый большой припуск. Чтобы облегчить работу черновой развертки, ее режущие кромки делают ступенчатыми, с круглыми канавками для дробления стружки. Канавки располагают по винтовой линии. Обработанная черновой разверткой поверхность обычно грубая, с винтовыми бороздками на стенках.
![]() |
Получистовая развертка, в отличие от черновой, имеет на режущих кромках более мелкие канавки для дробления стружки. Благодаря этому обработанная поверхность получается более чистой, но винтовые бороздки на стенках остаются.
Чистовую развертку изготовляют с цельными прямолинейными режущими кромками. Ею придают отверстию окончательные размеры и гладкую поверхность.
![]() |
Вопросы
- Как обрабатывают большие конические отверстия?
- Для чего служит черновая развертка?
- Каково назначение получистовой и чистовой разверток?
- Какая разница между получистовой и чистовой развертками?
Контроль обработки конических поверхностей
В массовом производстве конические поверхности проверяют нерегулируемыми или регулируемыми шаблонами.
Диаметры пологих конических поверхностей проверяют штангенциркулем или микрометром (в зависимости от точности обработанной детали).
Наружные конусы проверяют калибрами-втулками.
Контролируют наружную коническую поверхность так. Калибр-втулку надевают на проверяемую поверхность конуса детали. Если калибр не качается — значит, конусность выполнена правильно.
Точнее контроль конусности по окраске. Для контроля тонкий слой краски равномерно наносят на проверяемую поверхность конуса детали. Затем на конус детали надевают калибр-втулку и поворачивают на пол-оборота. Если краска удаляется с поверхности конуса детали неравномерно, это говорит о неточности и необходимо конус исправить.
Стирание краски у меньшего диаметра конуса покажет, что угол уклона конуса мал, и, наоборот, стирание краски у большего диаметра покажет, что угол уклона конуса велик.
Диаметры наружного конуса проверяют тем же калибром-втулкой. При надевании втулки на правильно обработанный конус его торец должен совпадать с риской на срезанной части втулки.
Если торец конуса не дойдет до риски, необходима дальнейшая его обработка; если, наоборот, торец конуса перешел риску, деталь бракуют.
Конические отверстия контролируют калибрами-пробками.
Делают это так. Калибр-пробку, имеющую две риски, вводят, легко нажимая, в отверстие и замечают, не качается ли калибр в отверстии. Отсутствие качания показывает, что угол уклона конуса правильный.
Убедившись в этом, приступают к проверке диаметров конического отверстия. Для этого наблюдают, до какого места калибр войдет в проверяемое отверстие. Если конец отверстия совпадет с одной из рисок или же находится между рисками калибра, размеры конуса правильны. Когда обе риски калибра войдут в отверстие, это показывает, что диаметр отверстия больше заданного. Если обе риски окажутся вне отверстия, его диаметр меньше требуемого.
Вопросы
- Каким инструментом проверяют наружные конические поверхности?
- Как контролируют наружные конические поверхности калибром-втулкой и по окраске?
- Каким инструментом проверяют конические отверстия?
- Как контролируют конические отверстия калибром-пробкой?
«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич
В шестом и седьмом классах вы познакомились с различными работами, выполняемыми на токарном станке (например, наружное цилиндрическое точение, отрезание деталей, сверление). Многие заготовки, обрабатываемые на токарных станках, могут иметь наружную или внутреннюю коническую поверхность. Детали с конической поверхностью широко используют в машиностроении (например, шпиндель сверлильного станка, хвостовики сверл, центры токарного станка, отверстие пиноли задней бабки)….
Широкими резцами обрабатывают конусы длиной до 20 мм на жестких деталях. При этом добиваются высокой производительности, но чистота и точность обработки невысокие. Обрабатывают конусную поверхность так. Заготовку зажимают в патроне передней бабки. Обработка конической поверхности широким резцом Обрабатываемый конец заготовки должен выступать из патрона не более 2,0 — 2,5 диаметра заготовки. Главную режущую кромку резца…
При обработке конических поверхностей возможны следующие виды брака: неправильная конусность, отклонения в размерах конуса, отклонения в размерах диаметров оснований при правильной конусности, непрямолинейность образующей конической поверхности. Неправильная конусность получается главным образом из-за неточно установленного резца, неточного поворота верхней части суппорта. Проверив установку корпуса задней бабки, верхней части суппорта перед началом обработки, можно предотвратить этот вид…
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
Обработка конических поверхностей на токарных станках производится тремя способами .
Первый способ
Первый способ заключается в том, что корпус задней бабки смещают в поперечном направлении на величину h (рис. 15, а). Вследствие этого ось заготовки образует определенный угол а с осью центров, а резец при своем движении обтачивает коническую поверхность. Из схем видно, что
h = L sin a; (14)
tgα=(D-d)/2l; (15)
Решая совместно оба уравнения, получим
h=L((D-d)/2l)cosα. (16)
Для изготовления точных конусов этот способ непригоден вследствие неправильного положения центровых отверстий относительно центров.
Второй и третий способ
Второй способ (рис. 15, б) заключается в том, что резцовые салазки поворачивают на угол а, определяемый уравнением (15). Так как подача в этом случае осуществляется обычно вручную, данный способ используют при обработке конусов небольшой длины. Третий способ основан на применении специальных приспособлений, имеющих копировальную линейку 1, укрепленную на задней стороне станины на кронштейнах 2 (рис. 15, в). Ее можно устанавливать под требуемым углом к линии центров . По линейке скользит ползун 3, соединенный через палец 4 и кронштейн 5 с поперечной кареткой 6 суппорта. Винт поперечной подачи каретки разобщен с гайкой. При продольном перемещении всего суппорта ползун 3 будет двигаться по неподвижной линейке 1, сообщая одно-
Рис. 15. Схемы обработки конических поверхностей
временно поперечное смещение каретке 6 суппорта. В результате двух движений резец образует коническую поверхность, конусность которой будет зависеть от угла установки копировальной линейки, определяемого уравнением (15). Этот способ обеспечивает получение точных конусов любой длины.
Обработка фасонных поверхностей
Если в предыдущем копировальном устройстве вместо конусной линейки установить фасонную, то резец будет перемещаться по криволинейной траектории, обрабатывая фасонную поверхность. Для обработки фасонных и ступенчатых валов токарные станки иногда оснащают гидравлическими копировальными суппортами, которые располагают чаще всего на задней стороне суппорта станка. Нижние салазки суппорта имеют специальные направляющие, расположенные обычно под углом 45° к оси шпинделя станка, в которых и перемещается копировальный суппорт. На рис. 6, б была показана принципиальная схема, поясняющая работу гидравлического копировального суппорта. Масло от насоса 10 поступает в цилиндр, жестко связанный с продольным суппортом 5, на котором находится поперечный суппорт 2. Последний соединен со штоком цилиндра. Масло из нижней полости цилиндра через щель 7, находящуюся в поршне, поступает в верхнюю полость цилиндра, а затем в следящий золотник 9 и на слив. Следящий золотник конструктивно связан с суппортом. Щуп 4 золотника 9 прижимается к копиру 3 (на участке ab) при помощи пружины (на схеме не показана).
При этом положении щупа масло через золотник 9 поступает на слив, а поперечный суппорт 2, вследствие разности давлений в нижней и в верхней полостях, перемещается назад. В тот момент, когда щуп окажется на участке be, он под действием копира утапливается, преодолевая сопротивление пружины. При этом слив масла из золотника 9 постепенно перекрывается. Так как площадь сечения поршня в нижней полости больше, чем в верхней, давление масла заставит перемещаться суппорт 2 вниз. На практике встречаются самые различные модели токарных и токарно- винторезных станков, от настольных до тяжелых, с широким диапазоном размеров. Наибольший диаметр обработки на советских станках колеблется от 85 до 5000 мм при длине заготовки от 125 до 24 000 мм.