Разработка черновых переходов при токарной обработке основных поверхностей

Типовые схемы переходов. На рис. 5.4 показаны типовые схемы переходов токарной обработки основных поверхностей.

Схема «петля» характеризуется тем, что по окончании рабочего хода инструмент отводится на небольшое расстояние (около 0,5 мм) от обработанной поверхности и возвращается во время вспомогательного хода назад. Эту схему наиболее часто применяют при обработке открытых и полуоткрытых зон. Разновидность ее может быть использована также при обработке деталей типа ступенчатых валиков методом «от упора».

Схема «виток» («зигзаги») предусматривает работу инструмента на прямой и обратной подаче и может быть реализована в зонах обработки всех видов.

Схема «спуск» характерна тем, что припуск снимается при радиальном перемещении резца. Наиболее часто эту схему используют при черновых переходах для закрытых зон.

Особое внимание следует уделять выбору схем для полуоткрытых зон, так как они наиболее часто встречаются при токарной обработке. Помимо простейших схем, приведенных на рис. 4, для них находят применение и более сложные.

 

 

 

Рис. 5.4. Типовые схемы переходов при черновой токарной обработке основных поверхностей деталей: А – открытая зона; Б – полуоткрытая зона; В – закрытая зона

 

Черновая схема с подборкой (рис. 5.5, а) отличается тем, что после прямолинейного рабочего хода инструмент, согласно УП, движется вдоль чернового контура детали (вплоть до уровня предыдущего прохода), срезая при этом оставшийся материал. В результате для последующей обработки остается равномерный припуск по всему контуру.

Для увеличения стойкости инструмента при использовании этой схемы назначают две рабочие подачи: 1) основную, действующую в течение прямолинейного прохода; 2) подачу подборки, действующую при движении вдоль контура детали, когда срезаются гребешки. Черновую схему с подборкой можно применять и в качестве окончательной, и в сочетании с последующей чистовой обработкой. Она позволяет получить поверхности с параметром шероховатости вплоть до Rz = 40. В данной схеме в точках конца хода инструмента на контуре детали могут оставаться риски. Их можно уменьшить, если вводить в конце ка­ждого хода перебег инструмента вдоль контура детали, равный половине радиуса инструмента при вершине.

Другой схемой выполнения черновых переходов для полуоткрытых зон является черновая с получистовым (зачистным) проходом (рис. 5.5, б). В отличие от предыдущей схемы здесь после каждого хода инструмента не производится подборки материала, остающегося на контуре. Однако после выполнения последнего (или предпоследнего) чер­нового хода инструменту задают движение вдоль контура детали; осуществляется получистовой ход, при котором на контуре срезаются все гребешки и остатки металла. Получистовой ход дает переменную глубину резания, в связи с чем его целесообразно выполнять на подаче, отличной от той, которая использовалась при черновых ходах. Пре­имущество этой схемы перед предыдущей в том, что она позволяет в ряде случаев обойтись без дальнейших чистовых переходов при обработке детали, так как на поверхностях не остается рисок.

 

Рис. 5. Типовые схемы переходов при черновой токарной обработке
для удаления припуска из полуоткрытых зон

 

При обработке фасонных деталей можно использовать схему, которую назовем эквидистантной (рис. 5.5, в). Название ее определяется тем, что рабочие ходы инструмента эквидистантны контуру детали.

Контурная схема черновой обработки основных поверхностей детали (рис. 5.5, г) формируется путем повторения рабочих ходов инструмента вдоль контура обрабатываемой детали. Каждый такой ход совместно с вспомогательным образует траекторию в виде замкнутого цикла. Начальная точка цикла смещается вдоль некоторой прямой, приближаясь к контуру заготовки. Контурная схема соответствует стандартному циклу и достаточно просто программируется.

При выполнении черновых переходов для открытых и полуоткрытых зон (см. рис. 5.5) инструмент после завершения каждого рабочего прохода выводится из зоны и подается на глубину следующего хода (вспомогательный ход).

В случае закрытой зоны инструмент не может быть выведен из нее в процессе обработки. При использовании для таких зон схем черновой обработки с подборкой и с получистовым проходом их надо несколько видоизменить: после завершения каждого рабочего хода инструмент возвращается (вспомогательный ход) к начальной точке этого хода и врезается на глубину следующего хода, двигаясь на подаче врезания вдоль контура обрабатываемой зоны.

Оценка основных схем черновых переходов по производительности позволяет сделать следующие выводы.

1. Наибольшую производительность обеспечивает схема «петля» в связи с отсутствием зачистных рабочих ходов. Однако в подавляющем большинстве случаев она может обеспечить равномерный припуск на чистовую обработку только для открытых зон.

2. Черновая схема с подборкой проигрывает по производительности черновой схеме с получистовым (зачистным) ходом из-за большей длины вспомогательных ходов.

3. Для открытых зон наибольшую производительность обеспечивает схема «петля», а для полуоткрытых и закрытых зон — черновая схема с зачистным ходом.

Комбинированные зоны целесообразно разбивать на несколько участков. Если комбинированная зона состоит из открытого и полуоткрытого участков (зон), то первый следует обрабатывать по схеме «петля», а второй — по черновой схеме с зачистным ходом. При наличии в составе комбинированной зоны всех трех участков, первые два целесообразно объединять и обрабатывать по схеме «петля», а участок закрытого типа обрабатывать по схеме с зачистным ходом, продлив этот ход для зачистки чернового контура, входящего в первые два участка.

Определение зон при разработке токарных переходов. Область черновой обработки основных поверхностей разбивают на зоны. Существует несколько схем разделения припуска на зоны. На рис. 5.6, а показана схема, где зоны расположены между базовыми торцовыми сечениями 1-5. Припуск снимают последовательно по основным об­рабатываемым поверхностям. Очевидно, такая схема разделения на зоны не является рациональной, так как проигрывает по производительности схемам, приведенным на рис. 5.6, б, в. Это происходит из-за увеличения длины вспомогательных ходов, которые должны выполняться на всех торцах, кроме последнего.

Рис. 5.6. Схема разделения припуска на зоны (номера зон указаны в кружках)

 

Отсюда следует, что при работе на токарных станках при построении зон черновой обработки основных поверхностей надо стремиться включать в зону максимальное число таких поверхностей, обработка которых на данном установе возможна с применением выбранного инструмента.

Схемы удаления припуска при черновой обработке. Разделение обрабатываемого участка на переходы и выбор траектории инструмента в автоматизированных системах проектирования ТП осуществляется с помощью компьютера. Анализ реализованных в системах алгоритмов решения геометрических задач позволяет установить определенные формализованные правила построения траекторий инструмента при токарной обработке. Рассмотрим это на примере.

При обработке ступенчатого вала (рис. 5.7, а), определенного размера в системе координат детали ZWX, можно выделить границу черновой зоны обработки. Эта граница определяется черновым контуром детали (точки 1 —7), образованным с учетом припусков на цилиндрические и торцовые поверхности, и контуром заготовки. Поэтому можно выделить опорные точки чернового контура детали, определив их соответствующими координатами X и Z, а также крайнюю точку заготовки, определенную размером l ₃ = ZWO и диаметром d _заг. Полагаем, что в рассматриваемом случае вал изготавливается из предварительно заторцованной цилиндрической заготовки.

 

 

Рис. 5.7. Формирование черновой зоны обработки и разделение припуска на уровни для ступенчатых валов

Полученные горизонтали и вертикали определяют элементарные участки обрабатываемой заготовки (рис. 5.7, а), удалять которые при точении можно разными способами. Естественно, что при составлении траектории должна быть задана величина δ — недоход инструмента до заготовки (см. рис. 5.7, а).

Принимая во внимание рассмотренные выше схемы распределения припуска, можно выделить три основные схемы его удаления.

В схеме по циклам вертикалей припуск удаляют последовательно в каждой области. При такой схеме сначала удаляют припуск t ₁ (рис. 5.7, б), потом t ₂, потом t ₃, и траектория резца проходит по следующим точкам: А, 1, 2, отход на 0,5 мм в точку 2' и на ускоренном ходу в точки 3, 4. Далее резец движется по точкам: 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, А (рис. 5.7, б).

В схеме по циклам уровней припуск снимают последовательно вниз при продольных перемещениях резца в пределах уровня во всех областях (рис. 5.7, в). Там верхний слой будет удаляться при движениях резца через точку А, 1, 2, отход на 0,5 мм, ускоренный возврат в точку А радиальное смещение (на t_p + 0,5 мм) в точку 3.

Далее на рабочей подаче происходит удаление следующего слоя припуска при траектории движения резца через точки 4, 5, 6. Потом (после возврата резца на исходную вертикаль) срезают припуск при рабочих ходах резца из точки 7 в точку 8 и из точки 9 в точку 10. Ходом 10-11 подчищают торец и резец возвращается в точку А.

Схема по циклам горизонталей чернового контура (рис. 5.7, г) отличается от предыдущего варианта тем, что сначала удаляет припуск (t _р продольным ходом по всем зонам (траектория А-4-5). Далее такой же припуск удаляется в первой зоне за два хода (траектория 4-6-2 и 6-7-8), а затем следует окончательный проход, формирующий черновой контур заготовки, — движение резца от точки 1 через точки 9, 2, 10, 3, 11.

Сравнивая данную схему и типовую — черновую с получистовым (зачистным) ходом (см. рис. 5, б),можно установить их определенное сходство, поскольку идея в них сводится к следующему: удалить слои припуска за несколько ходов инструмента по всем областям, оставляя в каждой области припуск, меньший предельного, затем выполнить зачистной ход по всему черновому контуру, сформировав его.

Еще один вариант удаления припуска по указанной схеме показан на рис. 5.7, д. Здесь припуск t в третьей зоне меньше предельного t_p. Сначала удаляют последовательно слои металла, обозначенные в кружках цифрами 1, 2, 3, после чего выполняют ход по черновому контуру от точки 1 через точки 10, 2, 11, 3, 12.

Анализ рассмотренных схем удаления припуска при черновой обработке показывает примерно одинаковую эффективность второй и третьей схем, однако предпочтение следует отдавать третьей схеме.

Рассмотренные схемы удаления припуска при обработке ступенчатых валов могут быть распространены на любые ступенчатые заготовки. Следует отметить общность обработки ступенчатых деталей различных классов: валиков, втулок, дисков, крышек и др., черновой припуск у которых может быть сформирован и обработан по рассмотренным для вала схемам.

ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ПЕРЕХОДОВ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (КАНАВОК, ПРОТОЧЕК, ЖЕЛОБОВ)

Типовые схемы обработки некоторых дополнительных элементов контура детали показаны в табл. 5.1.

По схеме 1 следует обрабатывать наружные угловые канавки для выхода шлифовального круга. Число проходов зависит от соотношения размеров резца и канавки. Рекомендуется подбирать инструмент таким образом, чтобы обработку завершить за один ход или за три хода.

Схема 2 — рекомендуемая схема выполнения перехода при обработке наружных проточек для выхода резьбообразующего инструмента. Ширину режущей части прорезного резца целесообразно выбирать таким образом, чтобы обработку завершить за два или три хода, как это показано на рисунке.

 

Таблица 5.1. Типовые схемы обработки канавок

Номер схемы	Элемент контура	Разбивка припуска	Траектория инструмента
1
2
3
4
5
6
7

Схема 3 — наиболее рациональная схема обработки канавок для пружинных, пружинных упорных, уплотнительных и поршневых колец. Ширину рабочей части резца следует стремиться выбирать такой, чтобы обработку канавки выполнить за три хода.

Схема 4 — обработка канавок шкивов, канавок для сальниковых войлочных колец, а также торцовых канавок.

Схеме 5 — типовая для обработки прямых канавок прорезным резцом. При параметре шероховатости поверхностей канавки Rz = 40 мкм и более обработка ведется без чистовых ходов, обозначенных на рисунке под номерами n + 1 и п + 2. Общее число ходов п = (b - В)/(В - 1), где b — ширина канавки; В — ширина рабочей части резца. В этой формуле знаменатель уменьшен на 1 мм для обеспечения необходимых перекрытий между соседними ходами.

При параметрах шероховатости торцов канавки Rz от 20 до 10 мкм и Ra от 2,5 до 1,25 мкм вводят чистовые ходы обработки этих торцов как это показано на схеме. Под эти ходы оставляют припуск по 0,5 мм на сторону, общее число ходов n = (b -В- 1)/(В-1). Если названные параметры шероховатости должны быть обеспечены и по дну канавки, то вводят дополнительный проход для зачистки дна, под который также оставляют припуск. Для широких (b = 6В и более) и глубоких канавок рекомендуется применять комбинированную схему, в соответствии с которой обработка выполняется за два перехода — контурным и канавочным резцами.

Схема 6 — используется для обработки широких канавок двумя резцами. Зона перехода, выполняемого контурным резцом с главным углом в плане 95° и вспомогательным 30°, формируется с помощью прямой с углом наклона = 28°. Обработка этой зоны ведется по схеме черновой строки закрытого типа. Торец всегда подрезают прорезным резцом после завершения обработки контурным резцом. Чистовые ходы по торцам и дну канавки назначаются, как и в предыдущем случае.

Широкие канавки можно обрабатывать также прорезным I и упорно-проходным II резцами (схема 7). Сначала прорезной резец делает канавку за несколько рабочих ходов, потом удаляют припуск упорно-проходным резцом.