Классификация зон токарной обработки

В зависимости от конфигурации участка чернового или чисто­вого контура детали, формируемого в процессе выполнения техно­логического перехода, зоны обработки делятся на открытые (Рис. 22.1, а), полуоткрытые (Рис. 22.1, б), закрытые (Рис. 22.1, в) и комбини­рованные (Рис. 22.1, г).

Рис. 23.1- Классификация зон токарной обработки.

Открытая зона (Рис. 22.1, а) формируется при снятии припуски с цилиндрической, а в некоторых случаях конической поверхности. При назначении резца для ее обработки не накладывается ограничений на величины главного и вспомогательного углов в плане. Наиболее типичной является полуоткрытая зона (Рис. 22.1, б), конфигурация которой регламентирует величину главного угла в плане инструмента, выбираемого для ее обработки.

Закрытые зоны (Рис. 22.1, в), встречающиеся преимущественно при обработке дополнительных поверхностей, накладывают ограни­чения на величины как главного, так и вспомогательного углов в плане инструмента, выполняющего данный переход. Наконец, комбинированная зона (Рис. 22.1, г) представляет со­бой объединение двух или трех зон, описанных выше.

Типовые схемы точения

При программировании обработки зон используются типовые схемы выполнения технологических переходов, определяющие пра­вила построения траектории инструмента.

Простейшая схема, которую мы назовем черновой, характеризуется тем, что после выполнения рабочего прохода инструмент отводится на небольшое расстояние (~0,5 мм) от обработанной поверхности и возвраща­ется на вспомогательном ходу назад. Эта схема применяется при обработке открытых зон. Разновидность ее может быть использова­на также при обработке деталей типа ступенчатых валиков мето­дом “от упора”.

Черновая схема с подборкой отличается тем, что по­сле выполнения прямолинейного рабочего хода инструмент про­должает двигаться вдоль чернового контура детали вплоть до уров­ня предыдущего прохода, срезая оставшийся материал. В резуль­тате применения этой схемы для последующей обработки остается равномерный припуск. Для увеличения стойкости инструмента при использовании этой схемы назначаются две рабочие подачи: одна основная, действующая в течение прямолинейного прохода, а дру­гая — подача подборки, действующая при движении вдоль конту­ра детали, при котором срезаются гребешки. Черновая схема с подборкой может применяться как окончатель­ная, так и в совокупности с последующей чистовой обработкой. При ее использовании может быть достигнута шероховатость поверхно­сти вплоть до R_z40. Для уменьшения рисок, остающихся на по­верхности при отходе инструмента от контура детали в конце под­борки, вводится перебег на величину, равную половине радиуса инструмента при вершине.

Другой основной схемой выполнения черновых переходов явля­ется черновая с получистовым проходом. В отличие от предыдущей схемы здесь после каждого прохода не производится подборка материала, остающегося на контуре. Проходы выполня­ются по схеме, совпадающей с черновой. Однако после выполнения последнего чернового прохода инструмент продолжает движение вдоль контура детали, осуществляя получистовой проход, при ко­тором срезаются все гребешки, оставшиеся на контуре. Получисто­вой проход осуществляется в условиях переменной глубины реза

В случае закрытой зоны инструмент не может быть выведен из нее в процессе обработки. Поэтому при использовании для формо­образования таких зон схем черновой обработки после завершения каждого прохода инструмент на вспомога­тельном ходу возвращается к начальной точке этого прохода и врезается на глубину следующего прохода, двигаясь на подаче врезания вдоль контура обрабатываемой зоны.

Следует отметить, что наибольшую производительность обеспечивает черновая схема.

Зоны комбинированного типа целесообразно разбивать на несколько подзон. Если комбинированная зона состоит из открытой и полуоткрытой подзон, то первую следует обрабатывать по черновой схеме, а вторую - по черновой схеме с зачистным ходом

При проектировании процесса токарной обработки может быть использован подход, аналогичный проектированию сверлильно-расточной обработки. Область черновой обработки основных поверхностей разбивается на зоны, расположенные между базовыми торцами. Съем припуска осуществляется последовательно по основным обрабатываемым поверхностям. Очевидно, такая схема разделения на зоны переходов не является рациональной, так как проигрывает по производительности. Это происходит из-за увеличения длины вспомогательных ходов, которые должны выполняться во всех торцах, кроме последнего. Отсюда вытекает вывод, что при построении зон черновой обработки основных поверхностей следует стремиться включать в зону максимальное число таких поверхностей, обработка которых на данном установе возможна с применением выбранного инструмента.

Токарный инструмент

Рассмотрим инструмент, используемый при точении. При эксплуатации токарных станков с ЧПУ в подавляющем большинстве случаев используются проходные резцы с главным углом в плане j>90°. Такие резцы при использовании их на черно­вых переходах позволяют оставлять равномерный припуск на тор­цовых поверхностях. Проходные резцы с главным углом в плане  могут с удов­летворительной эффективностью использоваться только при обра­ботке открытых зон. При обработке такими резцами полуоткры­тых и закрытых зон, контур которых имеет торцовые элементы, при­ходится выделять две подзоны, одна из которых обрабатывается проходным, а другая подрезным резцом. Хотя произ­водительность продольного обтачивания при использовании проходных резцов с  выше, чем при использовании резцов с j>90° за счет большей глубины резания, необходимость введения дополнительного перехода делает чаще всего применение такой схемы нерациональной. Во-первых, введение дополнительного ин­струмента в наладку не всегда возможно. Во-вторых, при исполь­зовании двух переходов вместо одного, как правило, увеличивает­ся суммарное технологическое время за счет времени на смену ин­струмента и малой производительности при обработке второй подзоны поперечными проходами.

Рассмотрим теперь схемы выполнения переходов обработки дополни­тельных поверхностей. Как было отмечено выше, к дополнитель­ным элементам относятся разного рода канавки, желоба, резьбы и т.д. Например, наружные угловые ка­навки для выхода шлифовального круга образуются при перемещении инструмента под углом 45⁰ к оси детали. Число проходов зависит от соотношения размеров резца и канавки. Рекомендуется подби­рать инструмент таким образом, чтобы обработка осуществлялась за один проход, либо за три прохода.

При обработке канавок ширину режущей части прорезного резца также целе­сообразно выбирать таким образом, чтобы обработка велась за два или три прохода. При шероховатости поверхностей канавки R_z40 и более обработка ведется без чистовых ходов

При шероховатости торцов канавки от Rz20 до Rz10 вводятся чистовые проходы обработки торцов. Под эти проходы оставляется припуск по 0,5 мм на сторону. Если упомянутые выше параметры шероховатости должны быть обеспечены и по дну канавки, то вводится дополнительный проход для зачистки дна, под который также оставляется припуск.

При обработке широких и глубоких канавок рекомендуется применять комбинированную схему обработки, осу­ществляемую за два перехода контурным и канавочным резцами.

Резьбонарезание

Рассмотрим вопрос нарезания резьбы. На токар­ных станках с ЧПУ резьбонарезание производится с помощью рез­цов. Существуют две основные схемы формообразования резьбы резцами с применением радиального и бокового врезания.

При использовании радиального врезания инструмент работа­ет в условиях несвободного резания, при котором стружка форми­руется одновременно двумя кромками резца. При этом усложня­ется процесс образования стружки, завивание ее в спираль и отвод от резца, так как слои металла, срезаемые обеими кромками, стре­мятся загибаться по направлению друг от друга. Поэтому такая схема применяется либо при обработке мелких резьб с шагом до 2 мм включительно, либо для чистовых ходов, позволяя точнее вы­полнить формообразование профиля резьбы.

Для черновых ходов обработки резьб с шагом более 2 мм испо­льзуют боковое врезание, при котором стружка образуется толь­ко от одной режущей кромкой резца, что улучшает ее отвод.

Обычно применяется многопроходная обработка резьбы с боль­шим числом не только черновых, но и чистовых ходов. На токарных станках с ЧПУ может производиться нарезание как цилиндрических и конических резьб, так и резьб, расположен­ных на торцах, перпендикулярных к оси вращения. Расположение резьбы при программировании задается с помощью двух точек Т-1 и Т-2 на поверхности заготовки, между которые производится резьбонарезание. При задании координат этих точек учитываются длины недоходов и перебегов.

Поскольку инструмент для токарной обработки отличается большим разнообразием, используются различные подходы к автоматизации управления инструментальным хозяйством. В память компьютера должна быть введена картотека режущих инструментов, имеющихся в наличии на предприятии.

Возможны различные уровни автоматизации выбора режущего инструмента при подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ. В простейшем случае технолог-программист сам назначает инструмент, задавая в исходных данных его шифр.

Возможно задание в исходных данных в общем виде типовой инструментальной наладки. В более сложных САП на основе определенных критериев может сама синтезировать инструментальную наладку из имеющихся в картотеке комплектных инструментов в сборе с державкой. Нако­нец, при отсутствии в картотеке необходимого комплектного инст­румента САП на основе анализа параметров режущего инструмен­та и державок может автоматически составлять комплектный инструмент в сборе или даже осуществлять автоматическое проектирование недостающего режущего инструмента.

В этой связи наиболее удобно иметь три картотеки: инструмен­тов в сборе с державками, собственно режущих инструментов и инструментальных державок. Картотека комплектного режущего инструмента в сборе является обязательной при использовании систем автоматизации технологического проектирования. Вхо­дящие в нее карты режущих инструментов должны содержать сле­дующую информацию: характеристику области применения и типа инструмента; характеристику метода .закрепления инструмента; характеристику формы заточки режущей части и других геометри­ческих особенностей инструмента; задание настроечных размеров и координат расчетной точки инструмента в его системе координат.