Токарные станки и приспособления

Для точения пластмасс используются токарно-винторезные металлорежущие станки. На рис. 1.4 изображен общий вид токарно-винторезного станка.

Рис. 1.4. Общий вид токарно-винторезного станка:

1 – гитара сменных зубчатых колес; 2 – передняя бабка с коробкой скоростей; коробка подач; 4 – станина; 5 – фартук; 6 – суппорт; 7 – задняя бабка; 8 – шкаф с электрооборудованием, 9 – ходовой вал; 10 – ходовой винт

Станина станка 4 представляет собой массивное чугунное основание, на котором смонтированы основные узлы станка. Верхняя часть станины имеет две плоские и две призматические направляющие, по которым перемещаются суппорт и задняя бабка; станина установлена на двух тумбах. Передняя бабка 2 – чугунная коробка, внутри которой расположены главный рабочий орган станка шпиндель и коробка скоростей. Шпиндель представляет собой полый вал, на правом конце которого крепится приспособление, зажимающее заготовку. Шпиндель получает вращение от электродвигателя, расположенного в левой тумбе, через клиноременную передачу и механизм, состоящий из зубчатых колес, размещенных внутри передней бабки. Этот механизм называется коробкой скоростей и служит для изменения частоты вращения шпинделя. Суппорт 6 – устройство для закрепления резца и обеспечения движения подачи, т.е. перемещения резца в продольном и поперечном направлениях. Движение подачи осуществляется вручную или механически. Механическое движение подачи суппорт получает от ходового вала 9 или (при нарезании резьбы) от ходового винта 10. Суппорт состоит из каретки, перемещающейся по направляющим станины; фартука 5, в котором расположен механизм преобразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное движение суппорта; поперечных салазок; верхних (резцовых) салазок; резцедержателя. Коробка подач 3 представляет собой механизм, передающий вращение от шпинделя к ходовому валу или ходовому винту. Коробка подач служит для изменения скорости движения подач суппорта. Гитара 1 предназначена для настройки станка на различные шаги нарезаемых резьб. Задняя бабка 7 служит для поддержания конца длинных заготовок и для закрепления в ней различных инструментов – сверл, зенкеров, разверток и т.д. Электрооборудование станка размещено в шкафу 8.

Для включения и выключения двигателя, пуска станка, управления коробками скоростей и подач, механизмом фартука и т.д. имеются соответствующие органы управления. Для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка применяют зажимные приспособления: патроны, центры, оправки и др.

Режущий инструмент

Обточка пластмассовых заготовок производится токарными резцами. По конструкции резцы могут быть цельные (выполненные из одного материала) и составные (державка – из конструкционной стали, а рабочая часть – из специального инструментального материала). Рабочая часть составного резца прикрепляется к державке обычно сваркой или припаиванием. В качестве инструментальных сталей для изготовления резцов (или их рабочей части) применяются углеродистые, легированные и быстрорежущие стали, а также твердые сплавы. Углеродистые стали ввиду их невысокой стойкости имеют ограниченное применение. Резцы из быстрорежущих сталей Р9, Р18 применяются при обработке многих видов термопластов и реактопластов, кроме стеклопластиков. В последнее время широкое применение нашли резцы с алмазными зернами, имеющими исключительно высокую стойкость. Низкая механическая прочность алмаза затрудняет применение этих резцов при точении прерывистых поверхностей и черновой обработке.

Режимы резания

Режимы резания – это совокупность технологических параметров токарной обработки заготовок. К таким параметрам относятся: скорость резания V, подача S, глубина резания t. Производительность обработки и качество поверхности изделия существенно зависят от выбранных режимов резания. Так, увеличение всех параметров резания повышает производительность токарной обработки. В то же время увеличение скорости резания приводит к повышению температуры обрабатываемой заготовки и интенсивному износу инструмента, к понижению его стойкости. Повышение температуры материала заготовки может привести к его деструкции и ухудшению качества обрабатываемой поверхности. Величина подачи также влияет на качество поверхности: увеличение подачи выше определенного значения является причиной шероховатой поверхности.

Применение алмазного режущего инструмента позволяет существенно увеличить производительность труда и улучшить качество обрабатываемой поверхности.

Фрезерование пластмасс

Фрезерование – технологическая операция, заключающаяся в обработке плоских и фасонных поверхностей, поверхностей тел вращения, прорезания канавок, пазов, шлицей, нарезания зубьев и т.д.

Режущим инструментом при фрезеровании служит фреза, которая закрепляется в шпинделе станка и получает вращательное движение.

Скорость резания при фрезеровании V (м/мин) определяется по формуле

V=pD_фn/1000,

где D_ф – диаметр фрезы, мм; n – частота вращения шпинделя, об/мин.

Подача осуществляется столом, на котором закреплена заготовка. Скорость подачи обычно определяется в мм на один зуб фрезы - S_z, тогда минутная подача S_м, т.е. величина перемещения заготовки за одну минуту, равна

S_м=S_znz,

где z – число зубьев фрезы

Число зубьев фрезы выбирается из расчета размещения стружки во впадине зуба.

Типы фрез

При обработке заготовок и деталей из пластмасс применяются фрезы для обработки металлов, так как специальные фрезы для фрезерования пластмасс выпускаются в очень узком ассортименте.

На рис. 1.5 изображены наиболее распространенные типы фрез, применяемые при обработке пластмассовых заготовок.

Рис. 1.5. Схема фрезерования поверхностей деталей из пластмасс цилиндрическими (а), торцовыми (б), дисковыми трехсторонними (в) и пазовыми (г), концевыми (д) и угловыми (е) фрезами

Цилиндрические фрезы (рис. 1.5, а) применяются при фрезеровании плоских поверхностей шириной до 120 мм. Фреза имеет базовое отверстие со шпоночной канавкой, в которое вставляется оправка, передающая ей вращение от шпинделя станка.

Торцовые фрезы (рис. 1.5, б) имеют диаметр D_ф до 600 мм и применяются для обработки широких плоских поверхностей.

Дисковые фрезы (рис. 1.5, в, г) имеют диаметр D_ф= 60÷110 мм и цилиндрическое базовое отверстие для крепления на оправке. Режущие зубья выполняются на цилиндрической внешней поверхности, а также и на торцовых поверхностях. Дисковые фрезы предназначены для фрезерования канавок и пазов до 16 мм.

Концевые фрезы (рис. 1.5, д) имеют наружный диаметр рабочей части от 3 до 50 мм и предназначены для обработки открытых пазов, замкнутых профильных углублений и отверстий в плоских заготовках.

Угловые фрезы (рис. 1.5, е) применяются для фрезерования профильных угловых канавок; имеют диаметр D_ф= 35÷90 мм.

В качестве материала для фрез применяются инструментальные стали, быстрорежущие стали, используются также фрезы с пластинками из твердых сплавов. Для обработки деталей из термопластов рекомендуются фрезы из инструментальной стали, для обработки деталей из реактопластов – фрезы из быстрорежущей стали и с пластинками из твердых сплавов.

Значения переднего γ и заднего α углов зависят от материала фрез и обрабатываемого материала. Оптимальная величина переднего угла зуба фрез из быстрорежущей стали 10º, с пластинками из твердых сплавов γ=5÷8º. Оптимальное значение заднего угла α=18÷20º.

Режимы резания

Так же, как и при точении пластмасс, режимы резания при фрезеровании включают в себя такие параметры, как скорость резания V, подача S, глубина резания t.

Величина врезания фрезы l_вр зависит от глубины резания t и диаметра фрезы D_ф. Для цилиндрического фрезерования l_вр определяется по формуле

l_вр= ;

для торцового фрезерования

l_вр=0,5

Глубина резания t при цилиндрическом фрезеровании составляет 1-2 мм, при торцовом – 5-10 мм.