ТОКАРНАЯ И РАСТОЧНАЯ ОБРАБОТКА

Специализированный трактат для станочников, студентов промышленных и технических училищ и учеников, посвященный методам токарной и расточной обработки, включая современную практику работы на токарно-винторезных и токарно-револьверных станках, а также на вертикальных и горизонтальных расточных станках

 

Франклин Д. Джонс

Ассоциированный редактор Machinery, автор книги «Строгальная и фрезерная обработка»

 

Первое издание, пятый тираж

 

Нью-Йорк, The Industrial Press. Лондон: The Machinery Publishing Co., Ltd., 1919

Copyright, 1914

BY

THE INDUSTRIAL PRESS

NEW YORK

ПРЕДИСЛОВИЕ

Специализация в производстве станков достигла такой степени, что возникла необходимость в трактатах, специализирующихся на различных классах инструментов и их применении в современной практике. Данная книга посвящена исключительно использованию различных типов токарных и расточных станков и их приспособлений, и, как полагают, является необычайно полной. Помимо стандартной практики, в ней описано множество специальных операций, которые редко или никогда не представлены в учебниках. Очень мало места уделено простому описанию различных типов станков, поскольку главная цель состоит в том, чтобы объяснить использование станка и практические проблемы, связанные с его эксплуатацией, а не конструктивные детали. Не предпринималось попыток описать каждый станок или инструмент, который мог бы быть включен в книгу; вместо этого внимание сосредоточено на наиболее важных и полезных операциях, особенно на тех, которые иллюстрируют общие принципы.

Читатели технической литературы знакомы со справочниками Machinery по 25 центов, из которых за последние шесть лет было опубликовано сто двадцать пять различных наименований. Однако многие темы не могут быть адекватно освещены во всех своих аспектах в книгах такого объема, и в ответ на спрос на более всестороннее и подробное изложение наиболее важных технических тем было сочтено целесообразным выпустить ряд более крупных томов, одним из которых является данный труд. Эта работа включает в себя значительную часть материала, опубликованного в справочниках Machinery № 91, 92 и 95, а также большое количество дополнительной информации о современных методах расточной и токарной обработки.

Мы с удовольствием выражаем признательность производителям, которые щедро предоставили иллюстрации и данные, включая множество интересных операций из реальной практики. Много ценной информации было также получено из журнала Machinery.

Ф. Д. Дж.

New York, May, 1914.

 

CONTENTS

 Pages
Chapter I
THE ENGINE LATHE—TURNING AND BORING OPERATIONS

General Description of an Engine Lathe—Example of Cylindrical
Turning—Facing the Ends Square with a Side-tool—Turning
Tool—Turning Work Cylindrical—Roughing and Finishing Cuts—Filing
and Finishing—Aligning Centers for Cylindrical Turning—Application
of Drivers or Dogs—Lathe Arbors or Mandrels—Different Types of
Lathe Arbors—Mandrel or Arbor Press—Steadyrest for Supporting
Flexible Parts—Application of Steadyrest when Boring—The
Follow-rest—Centering Parts to be Turned—Centering
Machine—Different Forms of Centers—Precaution When Centering Tool
Steel—Facing the Ends of Centered Stock—Truing Lathe
Centers—Universal, Independent and Combination Chucks—Application
of Chucks—Example of Boring—Measuring Bored
Holes—Setting Work in the Chuck—Inaccuracy from Pressure of Chuck
Jaws—Drilling and Reaming—Holding Work on
Faceplate—Application of Angle-plate to Faceplate—Supporting Outer
End of Chucked Work—Boring Large Castings in the Lathe—Boring Holes
to a Given Center Distance—Turning Brass, Bronze and Copper—Machining
Aluminum 1-53 
 
Chapter II
LATHE TURNING TOOLS AND CUTTING SPEEDS

Turning Tools for General Work—Tool-holders with Inserted
Cutters—The Position of Turning Tools—Tool
Grinding—Shape or Contour of Cutting Edge—Direction of Top Slope for
Turning Tools—Clearance for the Cutting Edge—Angle of Tool-point and
Amount of Top Slope—Grinding a Lathe Tool—Cutting Speeds and
Feeds—Average Cutting Speeds for Turning—Factors which Limit the
Cutting Speed—Rules for Calculating Cutting Speeds—Feed of Tool and
Depth of Cut—Effect of Lubricant on Cutting Speed—Lubricants Used for
Turning—Lard Oil as a Cutting Lubricant
 54-79 
 
Chapter III
TAPER TURNING—SPECIAL OPERATIONS—FITTING

Setting Tailstock Center for Taper Turning—Example of Taper
Turning—Setting the Tailstock Center with a Caliper Tool—Setting the
Tailstock Center with a Square—The Taper Attachment—Application of
Taper Attachment—Height of Tool when Turning Tapers—Taper Turning with
the Compound Rest—Accurate Measurement of Angles and Tapers—To Find
Center Distance for a Given Taper—To Find Center Distance for a Given
Angle—To Find Angle for Given Taper per Foot—To Find Angle for Given
Disk Dimensions—Use of the Center Indicator—Locating Work by the Button
Method—Eccentric Turning—Turning a Crankshaft in a
Lathe—Special Crankshaft Lathe—Operation of Special Crankshaft
Lathe—Spherical Turning—Spherical Turning Attachments—Turning with Front and Rear Tools—A Multiple-tool Lathe—Examples of Multiple Turning—Knurling in the Lathe—Relieving Attachment—Application of Relieving Attachment—Relieving Hobs or Taps Having Spiral Flutes—Classes of Fits Used in Machine
Construction—Forced Fits—Allowance for Forced Fits—Pressure for Forced Fits—Allowance for Given Pressure—Shrinkage Fits
 80-134 
 
Chapter IV

THREAD CUTTING IN THE LATHE

Selecting the Change Gears for Thread Cutting—The Thread Tool—Cutting the Thread—Indicator or Chasing Dial for Catching Threads—Principle of the Thread Indicator—Replacing Sharpened Thread Tool—Use of Compound Rest for Thread Cutting—Threads Commonly Used—Multiple Threads—Cutting a U. S. Standard Thread—Cutting a Left-hand Thread—Cutting a Square Thread—Cutting Multiple Threads—Setting Tool When Cutting Multiple Threads—Taper Threading—Internal Threading—Stop for Thread
Tools—The Acme Standard Thread—The Whitworth Thread—Worm Threads—Coarse Threading Attachment—Testing
the Size of a Thread—The Thread Micrometer—Three-wire System of
Measuring Threads—Rivett-Dock Threading Tool—Cutting Screws to
Compensate for Shrinkage—Calculating Change Gears for Thread Cutting—Lathes with Compound Gearing—Fractional Threads—Change Gears for Metric Pitches—Quick Change-gear Type of Lathe
 135-177 
 
Chapter V
TURRET LATHE PRACTICE

General Description of a Turret Lathe—Example of Turret Lathe Work—Machining Flywheels in Turret Lathe—Finishing a Flywheel at One Setting in Turret
Lathe—Finishing a Webbed Flywheel in Two Settings—Tools for Turret
Lathes—Box-tools—Examples of Box-tool Turning—Hollow Mills—Releasing Die and Tap Holders—Self-opening Die Heads—Collapsing Taps—Miscellaneous
Turret Lathe Tools—Turning Gasoline Engine Pistons in Turret Lathe—Turning Piston Rings in Turret Lathe—Piston Turning in Pratt and Whitney Turret
Lathe—Attachment for Turning Piston Rings—Turning Worm-gear Blanks in
Turret Lathe—Turning Bevel Gear Blanks—Shell Turning Operation in Flat
Turret Lathe—Chuck Work in Flat Turret Lathe—Double-spindle Flat Turret
Lathe—Automatic Chucking and Turning Machine—Example of Work on
Automatic Turning Machine—Determining Speed and Feed Changes—Setting the
Turret Slide—Setting the Cross-slide Cam—Setting the Boring Tool for
Recessing—Adjustments for Automatic Feed and Speed Changes—Turning
Flywheel in Automatic Chucking and Turning Machine—Automatic Multiple-spindle Chucking
Machine—Selecting Type of Turning Machine
 178-241 
 
Chapter VI

VERTICAL BORING MILL PRACTICE

Boring and Turning in a Vertical Boring Mill—Holding and Setting Work on Boring Mill
Table—Turning in a Boring Mill—Boring Operations—Turning Tools for the Vertical Boring Mill—Turning a Flywheel on a Vertical
Mill—Convex Turning Attachment for Boring Mills—Turning Taper or Conical
Surfaces—Turret-lathe Type of Vertical Boring Mill—Examples of Vertical
Turret Lathe Work—Floating Reamer Holders—Multiple Cylinder Boring
Machine
 242-274 

 
Chapter VII
HORIZONTAL BORING MACHINES

Horizontal Boring Machine with Vertical Table Adjustment—Drilling and
Boring—Cutters Used—Cutter-heads for Boring Large Holes—Cylinder
Boring—Boring a Duplex Gasoline Engine Cylinder—Examples of Boring, Radial
Facing and Milling—Fixture for Cylinder Lining or Bushing—Horizontal
Boring Machine of Floor Type
 275-297 
 
Index299 

 

ТОКАРНАЯ И РАСТОЧНАЯ ОБРАБОТКА

ГЛАВА I

ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ СТАНОК — ТОКАРНЫЕ И РАСТОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Стандартный токарно-винторезный станок, который является типом, обычно используемым станочниками для выполнения общих работ, является одним из важнейших инструментов в механическом цехе, поскольку он приспособлен для выполнения большого разнообразия операций, таких как обтачивание всевозможных цилиндрических и конических деталей, растачивание отверстий, нарезание резьбы и т. д. На рис. 1 показан станок, который во многих отношениях представляет собой типичную конструкцию, и хотя некоторые детали на станках других марок расположены иначе, общее устройство практически такое же, как у показанного станка.

Рис. 1. Токарно-винторезный станок Bradford с ременным приводом — вид спереди или со стороны управления

Основными частями являются станина B, передняя бабка H, задняя бабка T и суппорт C. Передняя бабка содержит шпиндель, который приводится во вращение ремнем, проходящим через ступенчатый шкив P; этот шпиндель вращает заготовку, которая обычно удерживается между остроконечными или коническими центрами h и h1 в передней и задней бабках либо в патроне, навинченном на шпиндель вместо планшайбы F. Суппорт C можно перемещать вдоль станины, вращая рукоятку d; его также можно перемещать механически, причем движение передается от шпинделя передней бабки либо через шестерни a, b, c и ходовой винт S, либо с помощью ремня, работающего на шкивах p и p1, которые приводят в движение ходовой вал R. Ходовой винт S используется при нарезании резьбы, а ходовой вал R — для обычных токарных операций; таким образом, износ ходового винта уменьшается, а его точность сохраняется.

На суппорте имеется поперечные салазки D, которые можно перемещать под прямым углом к станине станка с помощью рукоятки e, а на D расположены верхние или поворотные салазки E, которые можно устанавливать в различные положения. Резец t, выполняющий токарную обработку, зажимается на верхних салазках, как показано на рисунке, и его можно перемещать относительно заготовки путем перемещения суппорта C вдоль станины или путем перемещения салазок D в поперечном направлении. Продольное перемещение используется для подачи резца вдоль заготовки при обтачивании, растачивании или нарезании резьбы, а поперечное перемещение — для подрезки торцов валов и т. д. или для радиального точения. Когда резец необходимо подавать под углом, отличным от прямого угла к станине, используются салазки E, которые можно установить под требуемым углом. Продольная и поперечная подачи могут осуществляться механически: продольная подача включается затягиванием рукоятки k, а поперечная — затягиванием рукоятки l. Направление любого из этих перемещений также можно изменить с помощью рычага r. Обычно суппорт и салазки регулируются вручную, чтобы установить резец в надлежащее положение для точения до требуемого диаметра, после чего включается механическая подача (работающая в нужном направлении). Заднюю бабку T можно зажимать в различных положениях вдоль станины в соответствии с длиной заготовки, а ее центр h1 можно перемещать на небольшое расстояние при настройке на заготовку, вращая рукоятку n.

Рис. 2. Вид сверху на переднюю бабку токарного станка, показывающий перебор

Поскольку одни металлы намного тверже других, а диаметры деталей, подлежащих обработке, также значительно варьируются, необходимы изменения скорости, так как при чрезмерной скорости токарный резец слишком быстро затупится. Эти изменения скорости (на станке с ременным приводом) достигаются путем перестановки приводного ремня на разные ступени шкива P, а также с помощью перебора. Ступенчатый шкив можно соединить непосредственно со шпинделем или отсоединить от него с помощью болта m. Когда шкив и шпиндель соединены, пять скоростей (на данном конкретном станке) получаются простым переключением приводного ремня на разные ступени шкива. Когда требуется более низкая скорость, чем та, которую можно получить при ремне на самой большой ступени шкива, последний отсоединяется от шпинделя, а шестерни перебора G и G1 (показанные на виде сверху на рис. 2) перемещаются вперед в зацепление поворотом рукоятки O; привод осуществляется от ступенчатого шкива P и шестерни L к шестерне G, а от шестерни G1 к большой шестерне J на шпинделе. При работе через перебор получается еще пять ступеней скорости путем перестановки приводного ремня, как и ранее. Самая высокая скорость при включенном переборе несколько ниже, чем самая низкая скорость при прямом приводе или при выключенном переборе; следовательно, на этом конкретном станке получается ряд из десяти постепенно возрастающих скоростей. Также требуются изменения подачи для токарного резца, которые достигаются перестановкой ремня, работающего на шкивах p и p1, на ступени разного размера. На некоторых станках эти изменения подачи осуществляются с помощью шестерен, которые можно переключать для получения различных передаточных отношений. Многие токарные станки также имеют шестерни в передней бабке для изменения скоростей.

Рис. 3. Механизм подачи фартука токарного станка

Виды спереди и сзади на фартук суппорта, содержащий механизм подачи, показаны на рис. 3 и 4, чтобы показать, как включаются и реверсируются подачи. Ходовой вал R (рис. 1) приводит в движение малые конические шестерни A и A1 (рис. 3 и 4), которые установлены на салазках S, перемещаемых рычагом r для ввода любой из конических шестерен в зацепление с шестерней B. Шестерня B прикреплена к шестерне-пиньону b (см. рис. 3), находящейся в зацеплении с шестерней C, которая при затягивании рукоятки k (рис. 1) блокируется фрикционной муфтой с шестерней-пиньоном c. Последняя приводит в движение шестерню D, которая вращает вал E. Шестерня-пиньон, нарезанная на конце вала E, входит в зацепление с рейкой K (рис. 1), прикрепленной к станине, так что вращение E (управляемое рукояткой k) перемещает суппорт вдоль станины. Чтобы изменить направление движения, достаточно ввести в зацепление шестерню A и вывести шестерню A1, или наоборот, с помощью рычага r. Когда суппорт перемещается вручную, вал E и шестерня D вращаются шестерней-пиньоном d1, соединенной с рукояткой d (рис. 1).

Рис. 4. Вид сзади на фартук токарного станка

Привод поперечной подачи осуществляется от шестерни C к шестерне F, которая может быть соединена через фрикционную муфту (управляемую рукояткой l, рис. 1) с шестерней G, находящейся в зацеплении с шестерней-пиньоном H. Последняя вращает винт поперечной подачи, который проходит через гайку, прикрепленную к салазкам D (рис. 1), тем самым перемещая их под прямым углом к направляющим станины. Поперечная подача также реверсируется с помощью рычага r. Как объяснялось ранее, ходовой винт S используется только для подачи суппорта при нарезании резьбы. Суппорт соединяется с этим винтом с помощью двух полугаек N (рис. 4), которые могут свободно перемещаться вертикально и замыкаются вокруг винта при воздействии на рычаг u. Эти полугайки можно закрыть только тогда, когда рычаг r находится в центральном или нейтральном положении, поэтому винтовая подача и обычная токарная подача не могут быть включены одновременно. Как упоминалось ранее, ходовой винт S (рис. 1) вращается от шпинделя станка через шестерни a, b и c, называемые сменными шестернями. Набор этих шестерен различных размеров поставляется со станком для нарезания резьбы с различным шагом. Шестерни, которые следует использовать для любого шага в пределах диапазона станка, указаны на табличке I.

Рис. 5. Вид сверху, показывающий заготовку, установленную в центрах токарного станка

Пример цилиндрического точения. — Рассмотрев основные особенности того, что можно назвать стандартным токарным станком, объясним метод его использования при изготовлении деталей машин. Начнем с простого примера: предположим, что стальной вал должен быть обточен до диаметра 2 1/4 дюйма и длины 14 1/2 дюйма — это готовые размеры. Предположим, что заготовка отрезана до длины 14 5/8 дюйма и имеет диаметр 2 5/8 дюйма. Первым шагом в этой операции является формирование конических центровых отверстий на каждом конце детали, как показано в точке c на рис. 5. Поскольку вся работа такого рода при точении удерживается между центрами h и h1, необходимы отверстия, соответствующие по форме этим центрам, чтобы удерживать заготовку на месте. Существует несколько методов формирования этих центровых отверстий, которые будут объяснены позже.

После центрирования заготовки на один конец зажимается поводковая собачка A путем затягивания винта s; затем ее помещают между центрами станка. Собачка имеет выступающий конец или «хвост», как его обычно называют, который входит в паз планшайбы F и тем самым приводит во вращение заготовку, когда подается питание на шпиндель станка, на который навинчена планшайба. Центр задней бабки h1 после смазки должен быть установлен достаточно плотно, чтобы устранить все люфты, не препятствуя свободному вращению заготовки. Это делается поворотом рукоятки n, и когда центр правильно отрегулирован, пиноль задней бабки, содержащая центр, фиксируется затягиванием рукоятки p. (Для смазки центров токарного станка обычно используется обычное машинное масло, но следует использовать смазку с большей «вязкостью», особенно при точении тяжелых деталей. Рекомендуются следующие смеси: 1. Сухой или порошкообразный сурик, смешанный с хорошим сортом минерального масла до консистенции крема. 2. Белила, смешанные со спермацетовым маслом с добавлением достаточного количества графита, чтобы придать смеси темный свинцовый цвет.)

Рис. 6. Токарный подрезной резец для обработки торцов валов и т. д.

Подрезка торцов под прямым углом с помощью подрезного резца. — Теперь все готово к токарной операции. Торцы детали должны быть подрезаны под прямым углом перед обтачиванием тела до нужного размера, и резец для этой операции показан на рис. 6; он известен как подрезной резец. Он имеет режущую кромку e, которая срезает металл, как показано на виде с торца пунктирными линиями. Сторона f заточена под углом, так что при перемещении резца в направлении, указанном стрелкой, режущая кромка войдет в контакт с обрабатываемой деталью; другими словами, сторона f заточена так, чтобы обеспечить зазор для режущей кромки. Кроме того, верхняя поверхность, по которой сходит стружка, скошена, чтобы придать резцу остроту, благодаря чему он будет легко резать. Поскольку принципы заточки резцов рассматриваются отдельно в главе II, мы пока будем рассматривать использование резца, а не его форму.

Рис. 7. Подрезка торца подрезным резцом и цилиндрическое точение

Для подрезки торца подрезной резец зажимается в резцедержателе путем затягивания винта u (рис. 5), и его следует установить так, чтобы режущая кромка была слегка наклонена относительно прямоугольного положения, причем вершина должна быть впереди, чтобы она первой вошла в контакт с заготовкой. Режущая кромка также должна находиться примерно на той же высоте, что и центр заготовки. Когда резец установлен, станок (если он с ременным приводом) запускается путем переключения верхнего ремня, а затем резец перемещается внутрь, пока вершина не окажется в положении, показанном в A на рис. 7. Затем вершина резца подается к торцу с помощью рукоятки d (рис. 5), пока не будет снята легкая стружка, после чего он перемещается наружу с помощью рукоятки e (как показано стрелкой в B на рис. 7), при этом суппорт остается неподвижным. Поскольку перемещение вершины резца направляется поперечными салазками D, которые находятся под прямым углом к оси заготовки, торец будет подрезан под прямым углом. Для коротких токарных операций такого рода механические подачи обычно не используются, так как они предназначены для сравнительно длинных проходов. Если бы потребовалось снять много металла с торца, по нему было бы сделано несколько проходов; однако в данном случае заготовка длиннее всего на 1/8 дюйма, поэтому этот торец нужно только выровнять.

После выполнения прохода, как описано, поверхность, если она осталась грубой от вершины резца, должна быть сглажена вторым или чистовым проходом. Если резец заточен слегка закругленным на вершине, а режущая кромка установлена почти под прямым углом, как в C на рис. 7, можно получить гладкую поверхность; однако проход должен быть легким, а подача наружу — равномерной. Затем заготовка переворачивается в центрах, и поводковая собачка устанавливается на только что обработанный конец; другой торец подрезается, при этом снимается достаточно металла, чтобы сделать деталь длиной 14 1/2 дюйма, как требуется в данном конкретном случае. На этом операция подрезки завершается. Если торец заготовки не должен быть идеально перпендикулярным, операцию подрезки можно выполнить, установив резец в прямоугольное положение, а затем подавая его в сторону, тем самым снимая стружку, равную ширине одной стороны. Очевидно, что этот метод ограничен сравнительно небольшими диаметрами, а перпендикулярность обработанного торца будет определяться положением режущей кромки резца.

Рис. 8. Резец, используемый для цилиндрического точения

Токарный резец — Цилиндрическое точение. — Резец, используемый для обтачивания тела до требуемого диаметра, имеет форму, отличную от подрезного резца; режущая кромка E большинства резцов, используемых для простого цилиндрического точения, изогнута, как показано на рис. 8. Резец такой формы можно использовать для различных операций цилиндрического точения. Поскольку большая часть работы выполняется той частью кромки, которая отмечена стрелкой a, верхняя часть резца заточена с наклоном назад от этой части, чтобы придать ей остроту. Конец F, или задняя грань, также заточен под углом, чтобы обеспечить зазор для режущей кромки. Если бы резец не имел этого зазора, задняя грань терлась бы о заготовку и не давала бы режущей кромке врезаться в металл. Этот тип резца устанавливается примерно перпендикулярно заготовке для точения, при этом режущий конец находится немного выше центра.

Рис. 9. Установка кронциркуля по шкале — Установка по калибру — Фиксированный калибр

Перед началом точения кронциркуль или микрометр следует установить на 2 1/4 дюйма, что в данном случае является готовым диаметром заготовки. Кронциркули иногда устанавливают с помощью градуированной шкалы, как в A на рис. 9, или их можно отрегулировать по стандартному цилиндрическому калибру требуемого размера, как в B. Очень часто вместо регулируемых пружинных кронциркулей используются фиксированные калибры C. Эти фиксированные калибры, иногда называемые «скобами», точно изготовлены под разные размеры, и они особенно полезны, когда необходимо обточить несколько деталей до абсолютно одинакового размера.

Рис. 10. Виды, показывающие, как поперечные салазки и суппорт управляются вручную при начале прохода — Вид слева: подача резца в поперечном направлении; Вид справа: подача резца в продольном направлении

Токарный резец начинает работу с правого конца заготовки, и при начале прохода его следует регулировать левой рукой, как показано на рис. 10, чтобы правая рука была свободна для измерения кронциркулем. Сначала вручную протачивается короткий участок, как в D на рис. 7, и когда кронциркуль показывает, что диаметр немного больше готового размера (чтобы оставить припуск на легкий чистовой проход либо на токарном станке, либо на шлифовальном), включается механическая подача суппорта; затем резец перемещается вдоль заготовки, уменьшая ее диаметр, как в E. Очевидно, что если движение происходит вдоль линии b—b, параллельной оси a—a, диаметр d будет одинаковым во всех точках, и будет получена правильная цилиндрическая деталь. С другой стороны, если ось a—a наклонена в ту или иную сторону, заготовка будет конической; фактически, центр задней бабки h1 можно регулировать в поперечном направлении для точения конусов, но для прямого точения оба центра должны быть соосны с направлением перемещения суппорта. На большинстве станков на неподвижных и подвижных частях основания задней бабки есть риски, которые показывают, когда центры установлены для прямого точения. Однако эти риски могут быть не совсем точными, поэтому хорошей практикой является проверка соосности центров перед началом точения. Это можно сделать, выполнив пробные проходы на каждом конце заготовки (не меняя поперечного положения резца), а затем сравнив диаметры, или проверив перемещение суппорта с помощью правильной цилиндрической детали, установленной между центрами, как объясняется позже.

Если относительное положение центров станка неизвестно, заготовку следует измерять кронциркулем по мере выполнения прохода, чтобы увидеть, одинаков ли диаметр d во всех точках. В случае, если диаметр постепенно увеличивается, центр задней бабки следует слегка сместить назад перед выполнением следующего прохода, но если диаметр постепенно уменьшается, регулировка, конечно, должна быть сделана в противоположном направлении. Диаметр проверяется попыткой провести кронциркуль по заготовке. Когда измерительные точки только касаются заготовки при их плавном перемещении, диаметр, который получается при точении, очевидно, равен размеру, на который установлен кронциркуль.

Поскольку поводковая собачка находится на одном конце, проход нельзя выполнить по всей длине, и когда резец доходит, скажем, до положения x (рис. 5), его возвращают в исходную точку, а заготовку переворачивают в центрах, устанавливая собачку на другой конец. Затем протачивается необработанная часть, и если поперечные салазки не перемещать, резец встретится с первым проходом. Однако маловероятно, что два прохода соединятся или сольются идеально, и по этой причине проход должен быть непрерывным, когда это возможно.

Черновые и чистовые проходы. — Обычно в токарных работах, как и в других станочных работах, существуют два класса проходов, известные как «черновые» и «чистовые». Черновые проходы предназначены для максимально быстрого уменьшения заготовки почти до требуемого размера, тогда как чистовые проходы, как следует из названия, предназначены для того, чтобы оставить поверхность гладкой и нужного размера. Когда заготовка лишь немного больше готового диаметра, достаточно одного прохода, но если нужно снять много металла, придется сделать один или несколько глубоких черновых проходов и, наконец, легкий проход для чистовой обработки. В данном конкретном случае, несомненно, будут сделаны один черновый и один чистовой проход, так как диаметр нужно уменьшить на 3/8 дюйма. Обычно черновый проход делается достаточно глубоким, чтобы оставить заготовку примерно на 1/32 или, возможно, 1/16 дюйма выше готового размера. Когда нужно снять много металла и приходится делать несколько черновых проходов, глубина каждого прохода и подача резца определяются в значительной степени тяговой мощностью станка и прочностью заготовки, способной выдержать нагрузку от тяжелого прохода. Глубину черновых проходов часто приходится значительно уменьшать, потому что обрабатываемая деталь настолько гибкая, что тяжелый проход может вызвать прогиб заготовки и привести к тому, что резец «зароется». Конечно, следует делать как можно меньше проходов, чтобы сэкономить время. Скорость вращения заготовки также должна быть максимально возможной при данных условиях по той же причине, но поскольку существует много факторов, определяющих скорость, подачу резца и глубину прохода, эти важные моменты рассматриваются отдельно в главе II.

Рис. 11. Опиливание заготовки после выполнения чистового прохода

Опиливание и отделка. — Во многих случаях последний или чистовой проход не оставляет такой гладкой поверхности, как требуется, и приходится прибегать к другим средствам. Метод, обычно используемый для отделки на токарном станке, заключается в использовании напильника и наждачной бумаги. Для опиливания заготовка вращается значительно быстрее, чем для точения, и вся поверхность опиливается плоским напильником с одинарной насечкой, удерживаемым так, как показано на рис. 11. Напильник перемещается по заготовке и подается в сторону при каждом прямом ходе, пока вся поверхность не будет обработана. Напильник должен постоянно находиться в контакте с заготовкой, но при обратном ходе давление следует ослаблять. Движение напильника во время прямого или рабочего хода должно быть намного медленнее, чем при опиливании в тисках. При медленном перемещении напильника заготовка может совершить несколько оборотов за каждый ход, что способствует сохранению ее круглости, так как практически одинаковое количество металла снимается со всей окружности. С другой стороны, короткие быстрые движения имеют тенденцию создавать плоские пятна или, по крайней мере, неровную поверхность, особенно если заготовка может совершить лишь часть оборота за каждый рабочий ход. Давление на напильник во время прямого хода также должно быть как можно более равномерным.

Очень трудно опилить деталь гладко и в то же время сохранить ее круглой и цилиндрической, и чем больше приходится опиливать, тем выше вероятность ошибки. По этой причине припуск на опиливание должен быть очень малым; фактически, металл, снимаемый при опиливании, должен быть ровно таким, чтобы убрать следы от резца и придать гладкую отделку. Очень часто удовлетворительную отделку можно получить с помощью токарного резца, и опиливание вообще не требуется. Напильник, обычно используемый для токарных работ, представляет собой «драчевый с одинарной насечкой» плоского сечения длиной от 12 до 14 дюймов.

Иногда частицы металла скапливаются между зубьями напильника и оставляют глубокие царапины при прохождении напильника по заготовке. Когда это происходит, зубья следует очистить с помощью проволочной щетки или кардоленты, которую проводят по напильнику в направлении зубьев. Это образование крошечных частиц между зубьями известно как «засаливание», и его иногда можно избежать, натерев напильник мелом. Опиливание выполняется не только для получения гладкой отделки, но и для доведения заготовки до точного диаметра, так как очень небольшое уменьшение можно сделать таким способом.

Если требуется полировка, ее можно получить, плотно прижав кусок наждачной бумаги к заготовке во время ее вращения. Зернистость наждачной бумаги обозначается буквами и цифрами, соответствующими номеру зерна рассыпного наждака. Буквы и цифры для зернистости от мелкой до крупной следующие: FF, F, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 54, 46, 40. Для крупных деталей, грубо опиленных, используйте крупную бумагу, такую как № 46 или 54, а затем более мелкие сорта для получения требуемой полировки. Если заготовка была тщательно опилена, хорошую полировку можно получить бумагой № 60 и 90, а блестящую полировку — финишной обработкой бумагой № 120 и наждачной пудрой.

Большинство цилиндрических деталей можно обработать быстрее и точнее на шлифовальном станке, чем на токарном, и многие классы работ в настоящее время просто черно-обтачиваются на токарном станке, а затем шлифуются до нужного размера на круглошлифовальном станке.

Рис. 12. Два метода выверки центров для цилиндрического точения

Выверка центров для цилиндрического точения. — Когда стержень или вал должен быть обточен цилиндрически или до одинакового диаметра по всей своей длине, хорошей практикой является проверка соосности центров перед установкой заготовки. Положение центра задней бабки для цилиндрического точения может быть указано совпадением градуировочных рисок на основании, но если необходима точность, относительное положение двух центров следует определять более надежным способом. Очень простой и удобный метод проверки соосности показан в A на рис. 12. Заготовку сначала протачивают на коротком расстоянии, возле поводкового конца, как показано, и резец оставляют в положении, установленном для этого прохода; затем центр задней бабки отводят, и заготовку перемещают достаточно, чтобы позволить подвести резец к концу задней бабки, не меняя его первоначальной настройки. Затем на этом конце делают короткий проход и тщательно сравнивают диаметры d и d1. В случае любого отклонения центр задней бабки регулируют в поперечном направлении, делают другие пробные проходы и повторяют проверку.

Другой метод проиллюстрирован в B, для которого требуется использование контрольного стержня t. Этот стержень должен иметь точно изготовленные центровые отверстия, а концы должны быть обработаны до абсолютно одинакового диаметра. Центры станка выверяются путем установки стержня между ними, а затем проверки положения концов. Это можно сделать путем сравнения каждого конца с резцом, удерживаемым в резцедержателе и перемещаемым от одного к другому путем сдвига суппорта, но лучший метод — зажать контрольный индикатор i в резцедержателе и привести его в контакт сначала с одним концом стержня, а затем с другим. Если шкала не показывает одинаковые значения на каждом конце, это означает, что центры станка не соосны. Даже когда центры установлены правильно, станки, которые были в эксплуатации долгое время, не всегда точат цилиндрически или прямо, потому что если направляющие, по которым движется суппорт, изношены неравномерно, резец при движении вдоль не остается в одной плоскости, и это вызывает изменение диаметра обрабатываемой детали.

Рис. 13. (A) Собачка, которая слишком коротка для планшайбы. (B) Прямая поводковая собачка

Применение поводков или собачек. — Заготовка, которая обтачивается в центрах, иногда приводится во вращение собачкой, которая настолько коротка для планшайбы, что изогнутый приводной конец упирается в дно a паза планшайбы, как показано в A на рис. 13. Если собачка почти нужной длины, она может позволить центру передней бабки войти в центровое отверстие заготовки лишь частично, в результате чего обточенная поверхность будет не соосна с центрами. При использовании поводковой собачки такого типа следует следить за тем, чтобы она свободно перемещалась в пазу планшайбы и не упиралась в дно. При использовании прямой собачки (B), которая приводится в движение пальцем b, привинченным к планшайбе, устраняется всякая опасность от этого источника. Однако прямая собачка используется более конкретно для того, чтобы избавиться от рычага l изогнутой собачки, так как этот рычаг имеет тенденцию пружинить гибкую деталь при выполнении прохода.

Прямые собачки также изготавливаются с двумя приводными концами, которые входят в зацепление с пальцами на противоположных сторонах планшайбы. Этот тип предпочтительнее, так как он прикладывает мощность, необходимую для точения, равномерно к заготовке, что еще больше уменьшает тенденцию к ее деформации. Основное возражение против двустороннего типа заключается в трудности регулировки приводных пальцев так, чтобы каждый из них давил с одинаковым усилием на собачку. Двусторонний поводок часто используется для крупных деталей, особенно если необходимы глубокие черновые проходы.

Рис. 14. Втулка, установленная на оправке для точения

Токарные оправки или дорны. — Когда необходимо обточить наружную поверхность детали, имеющей сквозное отверстие, центры, конечно, не могут быть просверлены в торцах, и приходится прибегать к другим средствам. Предположим, что втулка B (рис. 14) имеет обработанное отверстие по центру, и требуется обточить наружную поверхность цилиндрически и концентрично отверстию. Это можно сделать, запрессовав плотно подогнанную оправку M с точно центрированными концами во втулку и установив дорн с заготовкой между центрами станка h и h1, как показано. Очевидно, что если оправка вращается точно в своих центрах, отверстие во втулке также будет вращаться точно, и наружную поверхность можно обточить так же, как если бы оправка и втулка были единым целым. Из этого видно, что оправка просто образует временную опору для деталей, которые расточены и поэтому не могут быть центрированы.

Рис. 15. Точение шкива, удерживаемого на оправке

Другой пример работы, которая будет выполняться на оправке, показан на рис. 15. Это небольшое чугунное колесо, имеющее обработанное отверстие в ступице, и наружная поверхность и стороны обода должны быть обточены точно относительно этого отверстия. В этом случае отливка также будет удерживаться путем запрессовки дорна через ступицу, как показано. Однако этот метод применим только к сравнительно небольшим колесам, так как было бы трудно, если не невозможно, предотвратить проворачивание большого колеса на оправке при выполнении прохода, и даже если бы его удалось привести во вращение, крупную работу можно было бы выполнить с большей эффективностью на станке другого типа. (Вертикальный расточной станок широко используется для обтачивания больших колес, как объясняется в главе VI.) При обтачивании наружной поверхности обода следует использовать резец, подобный показанному в t, но для подрезки или обтачивания сторон может быть лучше, если не необходимо, использовать резцы с изогнутыми концами, как показано пунктирными линиями; фактически, токарные резцы различных видов изготавливаются с концами, изогнутыми вправо или влево, так как это позволяет использовать их на поверхностях, до которых трудно добраться прямым резцом. Если сравнительно большой шкив установлен близко к концу оправки, его можно приводить во вращение непосредственно пальцами, прикрепленными к планшайбе и входящими в зацепление со спицами шкива. Этот метод привода часто применяется, когда диаметр, подлежащий обтачиванию, велик, а отверстие для оправки настолько мало, что не будет достаточного трения для привода.

Рис. 16. Различные типы токарных оправок

Различные типы токарных оправок. — Три различных типа токарных оправок показаны на рис. 16. Тип, показанный в A, обычно изготавливается из инструментальной стали, а тело обработано до стандартного размера. Концы несколько уменьшены, и фрезерованы плоские участки, как показано, чтобы обеспечить хороший захват зажимным винтом собачки. Тело оправки обычно имеет конусность около 0,006 дюйма на фут. Эта конусность облегчает вставку оправки в плотно пригнанное отверстие, а также допускает небольшие отклонения в диаметре различных отверстий. Что касается закалки, то в настоящее время среди производителей принято закаливать оправки целиком, но для чрезвычайно точных работ оправка с закаленными концами и мягким телом обычно считается превосходной, так как меньше вероятность искажения из-за внутренних напряжений. Закаленные оправки «стабилизируются» перед чистовым шлифованием для снятия этих внутренних напряжений.

Цельный тип A (рис. 16) используется очень широко, но в цехах, где выполняется большое разнообразие работ и имеется много отверстий нестандартных размеров, можно с выгодой использовать какую-либо форму расширяющейся оправки B. Этот тип, вместо того чтобы быть цельным, состоит из конической внутренней оправки M, на которую помещена разрезная втулка, которая может расширяться в определенных пределах при забивании конического элемента. Преимущество этого типа в том, что требуется сравнительно небольшой запас оправок, так как можно использовать втулки разных размеров. Этот тип также можно подогнать к отверстиям нестандартных размеров, тогда как цельная оправка должна быть предусмотрена для каждого отверстия разного размера, если только отклонение не очень мало. Последние, однако, точнее, чем расширяющийся тип.

Другая форма расширяющейся оправки показана в C. Этот тип имеет прямое тело N, в котором прорезаны четыре конических паза по длине, как показано, и имеется гильза S, содержащая четыре паза, расположенные в соответствии с коническими пазами. Полоски s вставлены в эти пазы, и по мере того, как часть N забивается, полоски перемещаются наружу, поднимаясь по коническим пазам. Имея различные наборы таких полосок разной высоты, одну оправку этого типа можно приспособить для довольно широкого диапазона размеров. Однако она не подходит для тонких деталей, так как давление, будучи сконцентрированным в четырех местах, деформирует гибкую деталь.

Рис. 17. (A) Коническая оправка. (B) Резьбовая оправка. (C) Трубный центр

Коническая оправка или дорн, показанный в A на рис. 17, удобен для удержания деталей, имеющих сравнительно большие отверстия, так как его можно регулировать для довольно широкого диапазона диаметров. Заготовка зажимается между двумя конусами c и c1, которые сжимаются гайкой n. Конусы предотвращаются от проворачивания на оправке с помощью шпонок. Этот стиль оправки не следует использовать для точных работ. Резьбовая оправка B используется для подрезки сторон гаек под прямым углом к нарезанному отверстию. Когда гайка впервые надевается на оправку, грубая сторона упирается в самоустанавливающуюся шайбу w. Эта шайба опирается на сферическое седло, так что она может смещаться, обеспечивая равномерное прилегание для грубой стороны гайки, даже если она не перпендикулярна нарезанному отверстию. Эта особенность предотвращает перекос гайки на оправке и обеспечивает точно подрезанную гайку. Вращающийся конический центр, показанный в C, часто используется для удержания трубы или трубки при обтачивании наружной поверхности. Конус регулируется так, чтобы войти в отверстие трубы с помощью пиноли задней бабки, а противоположный конец обычно удерживается в патроне.

Следует проявлять особую осторожность, чтобы сохранить точность центров токарных оправок, содержа их в чистоте и хорошо смазанными во время использования.

Рис. 18. Пресс для запрессовки оправок в заготовку

Дорновый или оправковый пресс. — Лучший метод вставки оправки цельного типа в отверстие — использование пресса (рис. 18), предназначенного для этой цели, но если такой пресс недоступен и необходимо забить дорн, следует использовать «мягкий» молоток, изготовленный из меди, свинца или другого мягкого материала, чтобы защитить центрированный конец оправки. В любом случае оправку не следует запрессовывать слишком туго, так как если она подогнана правильно, это не потребуется для надежного удержания заготовки. С другой стороны, заготовку можно легко сломать, пытаясь запрессовать оправку как можно дальше и туже. При использовании оправкового пресса заготовка помещается на основание B отверстием в вертикальном положении, а оправка (которую следует слегка смазать) запрессовывается в нее плунжером R, приводимым в действие рычагом L. В основании предусмотрены пазы, как показано, чтобы конец оправки мог выйти снизу отверстия. Рычаг этого конкретного пресса уравновешен, поэтому он поднимается в вертикальное положение при отпускании. Плунжер затем можно быстро отрегулировать на любую требуемую высоту с помощью маховика, видимого слева.

Некоторые цеха оснащены дорновыми или оправковыми прессами с механическим приводом. Этот тип особенно желателен для крупных работ из-за большего давления, необходимого для вставки дорнов, которые сравнительно велики в диаметре. Один хорошо известный тип механического пресса приводится в действие ремнем, а давление плунжера вниз регулируется маховиком. Плунжер поднимается или опускается вращением этого маховика в ту или иную сторону, а манометр показывает, какое давление прикладывается. Этот тип пресса также можно использовать для других целей, таких как запрессовка втулок или пальцев в отверстия или их выпрессовка, гибка или правка деталей, или для подобных работ.

Рис. 19. Люнет и подвижный люнет для поддержки гибких деталей

Люнет для поддержки гибких деталей. — Иногда длинные тонкие валы, стержни и т. д., которые необходимо обточить, настолько гибкие, что их необходимо поддерживать в какой-то точке между центрами станка. Для этой цели часто используется приспособление для токарного станка, известное как люнет. Люнет состоит из рамы, содержащей три кулачка J (рис. 19), которые можно регулировать радиально внутрь или наружу вращением винтов S. Рама шарнирно закреплена в точке h, что позволяет откидывать верхнюю половину (как показано пунктирными линиями) для установки или снятия заготовки. Болт-зажим c удерживает откидную часть в закрытом положении. Основание рамы имеет V-образные пазы, которые соответствуют направляющим станины станка. Когда люнет используется, он крепится к станине зажимом C, а кулачки J устанавливаются вплотную к заготовке, тем самым поддерживая или стабилизируя ее во время токарной операции. Люнет, конечно, должен быть расположен в точке, где он не будет мешать токарному резцу.

Рис. 20. Применение люнета к гибкому стержню

На рис. 20 показано применение люнета к длинному кованому стержню, имеющему один тонкий конец, что делает его слишком гибким для точения без поддержки. Поскольку эта поковка грубая, сначала протачивается правильная поверхность n, немного шире кулачков J (рис. 19), в качестве опоры для кулачков. Это следует делать очень осторожно, чтобы предотвратить наезд заготовки на резец. Следует использовать остроконечный резец и делать очень легкие проходы. Затем люнет зажимается на станине станка напротив проточенной поверхности, и кулачки регулируются вплотную к этой поверхности, образуя опору. Следует соблюдать осторожность, чтобы не установить кулачки слишком туго, так как заготовка должна вращаться свободно, но без люфта. Затем обтачивается до нужного размера большая часть стержня и центральный буртик; эта половина обрабатывается, пока тонкая часть находится в черновом состоянии и максимально жесткая. Затем стержень переворачивается, и люнет применяется к только что обработанной части, как показано в B, тем самым поддерживая заготовку во время обтачивания тонкого конца. Часть, по которой скользят кулачки, должна быть хорошо смазана, и если поверхность обработана, ее следует защитить, поместив полоску наждачной бумаги под кулачки абразивной стороной наружу; для этой цели также используется полоска ременной кожи, причем цель в каждом случае состоит в том, чтобы предотвратить царапание и повреждение кулачками обработанной поверхности, что они склонны делать, особенно если они хоть немного грубые.

Если заготовка слишком гибкая, чтобы позволить проточить пятно в n, это можно сделать, сначала «наметив» ее в какой-то точке o и установив люнет в этой точке во время протачивания другого пятна в n.

Рис. 21. Люнетная втулка (cat-head), которая иногда используется в качестве опоры для люнета

Иногда желательно применить люнет к поверхности, которая вращается неточно и не подлежит обтачиванию; в таком случае используется устройство, называемое «люнетной втулкой» (cat-head). Это просто гильза S (рис. 21), которая надевается на неточную поверхность, чтобы служить опорой для люнета. Гильза выставляется на точное вращение путем регулировки четырех установочных винтов на каждом конце, и кулачки люнета устанавливаются против нее, тем самым поддерживая заготовку.

Рис. 22. Вал, поддерживаемый люнетом для сверления и растачивания торца

Применение люнета при растачивании. — Другой пример, иллюстрирующий использование люнета, показан на рис. 22. Стержень R обточен снаружи, и в торце должно быть расточено отверстие (как показано пунктирными линиями) соосно с наружной поверхностью. Если центры, использованные для обтачивания стержня, все еще находятся в торцах, как это обычно бывает, эту работу можно выполнить очень точно следующим методом: стержень сначала помещается между центрами, как для точения, с прикрепленной поводковой собачкой D, а кулачки люнета J устанавливаются против него возле наружного конца, как показано.

Рис. 23. Упор, используемый, когда наружный конец заготовки удерживается в люнете

Перед выполнением любой станочной работы должны быть предусмотрены средства для удержания стержня прижатым к центру передней бабки h, потому что для операции такого рода наружный конец не может поддерживаться центром задней бабки; следовательно, заготовка стремится сместиться вправо. Один из методов достижения этого показан на иллюстрации. Деревянный брусок w, имеющий отверстие несколько большее, чем заготовка, зажимается против собачки в поперечном положении с помощью показанных откидных болтов и барашковых гаек. Если собачка не перпендикулярна заготовке, деревянный брусок следует наклонить так, чтобы опора не приходилась только на одну сторону. Для крупных тяжелых деталей аналогичная «уздечка» или «упор» — как это обычно называют — изготавливается с использованием стали вместо дерева для части w. Другой очень распространенный метод, не требующий специального оборудования, проиллюстрирован на рис. 23. Обычный кожаный ремень L прикрепляется к заготовке и планшайбе, пока последняя отвинчена на несколько оборотов, как показано. Затем ремень затягивается вручную и завязывается, а планшайба навинчивается на шпиндель, тем самым натягивая ремень и прижимая заготовку к центру передней бабки. Метод применения ремня довольно ясно показан на иллюстрации. Если используется маленькая приводная планшайба, может потребоваться просверлить отверстия для ремня, как показано.

Рис. 24. Проверка детали индикатором часового типа

Затем в торце стержня сверлится отверстие с помощью спирального сверла, установленного в задней бабке. Если отверстие доводится растачиванием, на хвостовике инструмента следует сделать отметку глубины, которая предупредит рабочего о приближении режущей кромки к дну. Для выполнения подобных работ в сочетании с люнетом можно использовать патрон, как показано на рис. 24, при этом конец стержня удерживается и приводится во вращение патроном C. Если деталь центрована, ее можно удерживать в центрах во время установки люнета и регулировки патрона, но если на торцах нет центровых отверстий, очень хороший способ — сделать легкие накернения с помощью кернера; после того как они правильно размечены, их используют для удержания детали до тех пор, пока не будут отрегулированы люнет и кулачки патрона. В случае, если необходимо, чтобы торцевое отверстие было очень точным относительно наружной поверхности обработанного стержня, к валу следует приложить измерительный индикатор I, как показано на рисунке. Это прибор, который с высокой точностью показывает, вращается ли деталь без биения, и он также используется для многих других целей в механических мастерских. Индикатор закрепляется в резцедержателе токарного станка, а контактный наконечник под шкалой подводится к детали. Если последняя вращается с биением, стрелка индикатора вибрирует, а деления на шкале показывают величину отклонения детали в тысячных долях дюйма.

Подвижный люнет. — При точении длинных тонких деталей, таких как валы и т. д., для поддержки заготовки часто используется подвижный люнет. Подвижный люнет отличается от неподвижного люнета тем, что он крепится к суппорту токарного станка и перемещается вместе с ним. Тип, показанный справа на рис. 19, имеет два регулируемых кулачка, которые расположены почти напротив токарного резца, обеспечивая тем самым поддержку там, где она наиболее необходима. При использовании этого люнета проточка начинается с торца, и кулачки подгоняются к этой проточенной части. Затем резец подается вдоль вала, который не может отпружинить от резца благодаря поддерживающим кулачкам. Некоторые подвижные люнеты имеют вместо кулачков втулку, расточенную под диаметр обрабатываемой детали, причем для разных диаметров используются разные втулки. Втулка образует опору для детали и жестко удерживает ее. Независимо от того, используются втулка или кулачки, токарный резец должен находиться немного впереди поддерживающего элемента.

Рис. 25. Накернивание торца перед сверлением

Центрование деталей для точения. — Как упоминалось ранее, существует ряд различных методов формирования центровых отверстий в торцах деталей, которые должны обрабатываться в центрах токарного станка. Метод центрования легких деталей, требующий минимума специальных инструментов, заключается в том, чтобы сначала найти центральную точку на торце, а затем просверлить и раззенковать центровое отверстие с помощью самого токарного станка. Для нахождения центра полезен кронциркуль с одной острой ножкой, как показано на рис. 25 (A), но если деталь достаточно круглая, предпочтительнее использовать центроискатель B. На торце прочерчивается линия, а затем, изменив положение угольника, еще одна линия под прямым углом к первой; пересечение этих двух линий будет центром, который следует отметить, ударив по острому кернеру C молотком. Если имеется чашечный или колокольный кернер D, нет необходимости предварительно размечать линии центра, так как показанная коническая часть устанавливает кернер в центральное положение. Этот тип кернера следует использовать только на деталях, которые являются достаточно круглыми.

После того как на обоих торцах намечены небольшие центры, их положение можно проверить, установив деталь в центры станка и быстро вращая ее, проводя рукой. Если придерживать кусок мела близко к вращающейся детали, на «высокой» стороне останется след, если центры неточны; затем центры смещаются в сторону этих отметок. Если деталь близка к чистовому диаметру, центры, конечно, должны быть расположены достаточно точно, чтобы вся поверхность детали была проточена без биения при доведении ее до окончательного размера.

Рис. 26. Сверление центровых отверстий на токарном станке

Один из методов формирования этих центровых отверстий показан на рис. 26. Патрон C навинчивается на шпиндель вместо планшайбы, а комбинированное центровочное сверло с зенкером R зажимается кулачками патрона и выставляется на вращение без биения. Затем центр просверливается и раззенковывается на одном конце путем прижимания детали к вращающемуся сверлу пинолью задней бабки, которая выдвигается вращением рукоятки n. Затем деталь переворачивается для сверления противоположного конца. Деталь можно удерживать от вращения во время сверления и раззенковки центров, прикрепив к ней поводковую собачку близко к концу задней бабки, а затем отрегулировав поперечные салазки так, чтобы собачка уперлась в них. Многие детали можно удерживать, просто зажав их одной рукой. Из вышесказанного видно, что небольшие центры, сделанные кернером C (рис. 25), служат отправной точкой для сверла, а также опорой для внешнего конца детали во время сверления первого отверстия.

Рис. 27. Неправильная и правильная форма центровых отверстий

Форма центрового отверстия, полученная комбинированным сверлом и зенкером, показана на нижнем левом рисунке на рис. 27. Небольшое прямое отверстие a в нижней части предотвращает контакт острия центра станка с деталью и обеспечивает хорошую опору на конической поверхности c. Стандартный угол для центров токарного станка составляет шестьдесят градусов, как показано на рисунке, и коническая часть всех центровых отверстий должна быть выполнена под этим углом.

Рис. 28. Специальный станок для центрования деталей, предназначенных для точения

Центровальный станок. — Во многих мастерских есть специальный станок для формирования центров, который позволяет выполнять эту операцию быстро. Один из типов центровального станка показан на рис. 28. Деталь зажимается в патроне C, который автоматически устанавливает ее в центральное положение, так что нет необходимости размечать торец перед сверлением. Имеется два шпинделя s, один из которых удерживает сверло, а другой — зенкер, и они вращаются от ремня, проходящего через шкив P. Каждый из этих шпинделей подается рычагом L, и любой из них можно переместить в положение по центру детали, так как они установлены в поворотной раме. При работе на этом станке сначала спиральным сверлом, закрепленным в одном из шпинделей, делается небольшое прямое отверстие; затем другой шпиндель перемещается к центру, и отверстие раззенковывается на конус. Устройство таково, что ни один из шпинделей не может быть подан рычагом подачи, если он не находится в центральном положении. Величина подачи каждого шпинделя ограничена фиксированным кольцом внутри головки, а также имеется откидной регулируемый упор, к которому следует прижать торец детали перед затягиванием патрона. Эти две особенности позволяют раззенковывать центровые отверстия одинакового размера или глубины на любом количестве деталей.

Рис. 29. Несовершенная опора центра — результат центрования до правки

Различные формы центров. — В некоторых плохо оснащенных мастерских приходится формировать центры только с помощью кернера, так как нет лучшего инструмента. Если конец кернера имеет конусность шестьдесят градусов, таким способом можно сформировать приемлемый центр, но это не рекомендуется, особенно когда требуется точная работа. Иногда центры делают кернерами, которые слишком тупые, в результате чего получается мелкий центр, как показано на верхнем левом рисунке на рис. 27. В этом случае вся нагрузка приходится на острие центра станка, что является наихудшим вариантом. Другой способ — просто просверлить прямое отверстие, как на верхнем рисунке справа; это также плохая практика во многих отношениях. На нижнем рисунке справа показана форма центра, которая часто встречается в торцах оправок токарных станков: входное отверстие центра закруглено (r), а торец оправки имеет углубление, как показано на рисунке. Закругленный угол предотвращает задевание острия центра станка при быстром перемещении к детали, которая удерживается не совсем по центру (как показано на иллюстрации), а торец имеет углубление для защиты центра от повреждений. Изогнутый материал всегда следует выпрямлять перед сверлением и раззенковкой центров. Если деталь сначала центрируется, а затем выпрямляется, опора на центр станка будет такой, как показано на рис. 29. Центр будет изнашиваться неравномерно, в результате чего поверхности, проточенные последними, не будут концентричны тем, которые были обработаны первыми.

Рис. 30. Инструментальная сталь должна быть центрована концентрично, чтобы удалить обезуглероженный внешний слой

Меры предосторожности при центровании инструментальной стали. — Обычно центры располагаются так, чтобы заготовка вращалась приблизительно без биения перед точением, но при центровании инструментальной стали, которая будет использоваться для изготовления инструментов, таких как развертки, фрезы и т. д., требующих закалки, следует проявлять особую осторожность, чтобы шероховатая поверхность вращалась достаточно ровно. Это делается не просто для того, чтобы деталь «выровнялась», так как существует более важное соображение, пренебрежение которым часто влияет на качество готового инструмента. Как известно, степень твердости куска инструментальной стали, который был нагрет, а затем быстро охлажден, зависит от количества содержащегося в нем углерода: сталь с высоким содержанием углерода становится намного тверже, чем та, которая содержит меньше углерода. Более того, количество углерода на поверхности и на некоторой глубине под поверхностью стального прутка меньше, чем содержание углерода в остальной части прутка. Это схематически проиллюстрировано на рис. 30 заштрихованной областью на левом рисунке. (Это обезуглероживание, вероятно, связано с воздействием кислорода воздуха на пруток в процессе производства.) Если заготовка для развертки центрована так, что инструмент удаляет обезуглероженную поверхность только с одной стороны, как показано справа, то, очевидно, когда развертка будет готова и закалена, зубья на стороне A будут тверже, чем на противоположной стороне, чего не было бы, если бы необработанный пруток был центрован правильно. Чтобы избежать подобных проблем, материал, который будет использоваться для закаленных инструментов, должен быть достаточно больше чистового диаметра и центрован так, чтобы этот обезуглероженный слой был полностью удален при точении.

Рис. 31. Три метода подрезки торцов

Подрезка торцов центрованной заготовки. — Поскольку деталь не считается правильно центрованной, пока торцы не подрезаны начисто, мы рассмотрим эту операцию в связи с центрованием. Некоторые токари предпочитают центры станка, которые срезаны, как показано на рис. 31 (A), чтобы острие подрезного резца можно было подать достаточно далеко для подрезки торца вплотную к центровому отверстию. Другие, вместо использования специального центра, просто слегка ослабляют обычный, а затем, установив резец в положение B, подрезают выступающий «пятачок», подавая одновременно резец и центр внутрь, как показано стрелкой. При использовании этого метода следует соблюдать осторожность и удалять из центрового отверстия стружку, которая могла туда попасть. Метод, который избавляет от необходимости ослаблять обычный центр или использовать специальный, заключается в обеспечении зазора для острия резца путем заточки его под углом примерно сорок пять градусов, как показано в C. Если резец установлен не слишком высоко, его можно подать вплотную к центру станка и без труда подрезать торец. Что касается специального центра A, то использования специальных инструментов и приспособлений всегда следует избегать, если только они не обеспечивают экономию времени или если их использование не позволяет достичь того же результата с меньшими усилиями.

Правка центров токарного станка. — Центрам токарного станка следует уделять пристальное внимание, особенно когда необходимо выполнять точные работы. Если центр передней бабки не вращается без биения вместе с деталью, можно проточить круглую поверхность, но если положение поводковой собачки относительно планшайбы изменится, проточенная поверхность будет иметь биение, поскольку она не концентрична центрам детали. Более того, если необходимо перевернуть деталь для чистовой обработки поводкового конца, последняя проточенная часть будет эксцентрична по отношению к первой. Поэтому центры станка должны поддерживаться в исправном состоянии, чтобы получать проточенные поверхности, которые являются точными или концентричными по отношению к центровым отверстиям, так как часто возникает необходимость переустанавливать деталь «другим концом» для чистовой обработки, и любое биение между различными поверхностями во многих случаях испортит работу.

Рис. 32. Шлифовальный станок для правки центров токарного станка

Некоторые токарные станки оснащены закаленными центрами как в передней, так и в задней бабке, а другие имеют только один закаленный центр, который находится в задней бабке. Цель использования мягкого или незакаленного центра передней бабки состоит в том, чтобы позволить править его путем точения, но поскольку мягкий центр довольно легко повредить и он требует правки чаще, чем закаленный, лучше иметь оба центра закаленными. Для правки этих закаленных центров используются специальные шлифовальные станки. Один из типов, который очень прост и легко устанавливается на токарный станок, показан на рис. 32. Этот шлифовальный станок закрепляется в резцедержателе токарного станка и приводится в действие колесом A, которое находится в контакте со ступенчатым шкивом. Наждачный круг B перемещается в положение для шлифования путем регулировки суппорта и поперечных салазок и перемещается вдоль конической поверхности центра с помощью рукоятки C. По мере шлифования круг слегка подается внутрь путем манипулирования поперечными салазками.

Этот шлифовальный станок устанавливается под нужным углом путем размещения двух центрованных концов D и D1 между центрами токарного станка, которые должны быть выровнены, как для прямого точения. Шпиндель шлифовального станка будет тогда находиться под углом 30 градусов к оси шпинделя токарного станка. Шлифовальный станок должен быть тщательно закреплен в резцедержателе, чтобы он оставался в положении, заданном центрованными концами. После того как центр задней бабки отведен, наждачный круг регулируется для шлифования. Поскольку шпиндель круга находится под углом 30 градусов к оси шпинделя токарного станка, центр станка не только шлифуется без биения, но и доводится до угла 60 градусов, что является стандартным углом для центров токарного станка. На рынке существует много других стилей центровых шлифовальных станков, некоторые из которых приводятся в действие небольшим ремнем от ступенчатого шкива, а другие — электродвигателями, которые подключаются к обычным осветительным сетям. Центр задней бабки шлифуется путем вставки его в шпиндель вместо центра передней бабки. Перед тем как центр будет установлен обратно в свой шпиндель, отверстие должно быть идеально чистым, так как даже небольшая частица грязи может повлиять на соосность. Центр в передней бабке обычно называют «вращающимся центром», потому что он вращается, когда станок используется, а центр в задней бабке — «неподвижным центром», потому что он остается неподвижным.

Рис. 33. (A) Токарный патрон. (B) Кулачок планшайбы

Универсальные, независимые и комбинированные патроны. — Многие детали, которые обрабатываются на токарном станке, имеют такую форму, что их нельзя удерживать между центрами станка, как валы и другие подобные детали, и часто возникает необходимость удерживать их в патроне A (рис. 33), который навинчивается на шпиндель станка вместо планшайбы. Деталь зажимается кулачками J, которые можно перемещать внутрь или наружу для установки на различные диаметры. Обычно на токарном станке используются три класса патронов, известные как независимые, универсальные и комбинированные. Независимый патрон назван так потому, что каждый кулачок можно регулировать независимо от других, вращая винты кулачков S с помощью ключа. Кулачки универсального патрона перемещаются все вместе и сохраняют одинаковое расстояние от центра, и их можно регулировать, вращая любой из винтов S, тогда как в независимом типе ключ патрона должен быть применен к каждому винту кулачка. Комбинированный патрон, как следует из названия, может быть перенастроен для работы либо как независимый, либо как универсальный тип. Преимущество универсального патрона заключается в том, что круглые и другие детали однородной формы устанавливаются в центральное положение для точения без какой-либо регулировки. Однако независимый тип в некоторых отношениях предпочтительнее, так как он обычно прочнее и приспособлен для удержания деталей необычной формы, поскольку каждый кулачок можно установить в любое требуемое положение.

Рис. 34. (A) Радиальная подрезка. (B) Растачивание шкива, закрепленного в патроне

Применение патронов. — В качестве примера работы в патроне предположим, что стороны диска D (рис. 34) должны быть проточены плоско и параллельно друг другу и что должен использоваться независимый патрон. Сначала патрон навинчивается на шпиндель станка после снятия планшайбы. Затем кулачки патрона перемещаются наружу или внутрь, в зависимости от ситуации, достаточно далеко, чтобы принять диск, и каждый кулачок устанавливается примерно на одинаковом расстоянии от центра с помощью концентрических окружностей на торце патрона. Затем кулачки затягиваются, пока диск удерживается прижатым к ним, чтобы привести грубую внутреннюю поверхность в вертикальную плоскость. Если деталь довольно тяжелая, ее можно удерживать прижатой к патрону перед затягиванием кулачков, вставив кусок дерева между ней и центром задней бабки; затем последний выдвигается достаточно далеко, чтобы прижать деталь. Внешняя или периферийная часть диска должна вращаться почти без биения, и может потребоваться переместить кулачки внутрь с одной стороны и наружу с другой, чтобы привести диск в центральное положение. Чтобы проверить его положение, станок запускается на умеренной скорости, и кусок мела удерживается рядом с внешней поверхностью. Если последняя имеет биение, «высокая» сторона будет отмечена мелом, и эта отметка может служить ориентиром при регулировке кулачков. Следует помнить, что кулачки перемещаются только на половину величины биения детали.

Рис. 35. Резцы, заточенные так, что передняя поверхность наклонена от рабочей части режущей кромки

Для радиальной подрезки или токарных операций показанного типа можно использовать проходной резец t с закругленной вершиной. Этот резец похож на форму, используемую при точении в центрах, основное различие заключается в направлении наклона передней поверхности. Резец для радиальной подрезки должен быть заточен с наклоном вниз к a (см. рис. 35), тогда как обычный токарный резец имеет наклон к b, причем наклон в каждом случае направлен от той части режущей кромки, которая выполняет работу. Режущая кромка должна быть на той же высоте, что и центры станка, а резание осуществляется путем подачи резца снаружи к центру. Резание начинается вручную, а затем включается механическая подача, за исключением небольших поверхностей. Первый проход должен, если возможно, быть достаточно глубоким, чтобы пройти под корку, особенно при точении чугуна, так как резец, который только слегка касается твердой внешней поверхности, затупится за сравнительно короткое время.

Если бы требовалось просто проточить ровную плоскую поверхность и толщина диска не имела бы значения, было бы достаточно двух проходов, если только поверхность не была очень неровной, причем первый или черновой проход сопровождался бы легким чистовым проходом. Для чистового прохода можно было бы использовать тот же резец, но если нужно было бы подрезать несколько дисков, вероятно, лучше было бы использовать подрезной резец F (рис. 35). Этот тип имеет широкую плоскую режущую кромку, которая устанавливается параллельно грубо проточенной поверхности, и эта широкая кромка позволяет использовать грубую подачу, тем самым сокращая время, необходимое для чистового прохода. Если бы грубая подача выполнялась круглым резцом, на проточенной поверхности остались бы спиральные канавки, тогда как при широкой режущей кромке получается гладкая поверхность, даже если подача грубая. Величина подачи на оборот детали, однако, всегда должна быть меньше ширины w режущей кромки. Очень часто широкие резцы нельзя использовать для чистовых проходов, особенно при точении стали, потому что их больший контакт вызывает вибрацию и приводит к шероховатости поверхности. Старый и изношенный станок более склонен к вибрации, чем тяжелый и хорошо построенный, и поскольку диаметр детали также имеет значение, широкий резец не всегда можно использовать для чистовой обработки, даже если теоретически это было бы предпочтительнее. После того как одна сторона диска закончена, он переворачивается в патроне, при этом обработанная поверхность прижимается к кулачкам. Затем протачивается оставшаяся грубая сторона, при этом при начале первого прохода следует соблюдать осторожность и измерять толщину диска в нескольких точках, чтобы убедиться, что две стороны параллельны.

Пример растачивания. — Еще один пример работы в патроне показан в B на рис. 34. В этом случае в чугунном шкиве необходимо расточить точное отверстие h через ступицу. (Чистовая обработка внутренних цилиндрических поверхностей на токарном станке называется растачиванием, а не точением.) Отливка должна быть установлена без биения по ободу, а не по грубому литому отверстию в ступице; это можно сделать с помощью мела, как объяснялось ранее. Даже если бы использовался универсальный тип патрона, кулачки которого, как мы помним, являются самоцентрирующимися, может потребоваться повернуть шкив относительно патрона, так как отливка иногда имеет биение из-за неровностей или выступов, которые случайно попадают под один или несколько кулачков.

Рис. 36. Расточной резец

Форма резца t для растачивания сильно отличается от формы резца, используемого для наружного точения, как показано на рис. 36. Режущий конец цельного типа резца выкован примерно под прямым углом к корпусу или хвостовику, а передняя поверхность заточена с наклоном от рабочей части w режущей кромки, как и практически у всех токарных резцов. Передняя часть или задняя грань f также заточена для обеспечения зазора режущей кромки. Этот тип резца зажимается в резцедержателе так, что корпус расположен примерно параллельно шпинделю станка, и обычно режущая кромка должна быть примерно на высоте центра отверстия или, если что, немного ниже. При начале резания резец подводится к детали путем перемещения суппорта, а затем регулируется радиально для получения правильной глубины резания путем смещения поперечных салазок. Затем используется механическая подача суппорта, при этом резец подается назад через отверстие, как показано стрелкой на рис. 34. В этом случае, как и при всех токарных операциях, первый проход должен быть достаточно глубоким, чтобы удалить твердую внешнюю корку по всей поверхности отверстия. Обычно грубо литое отверстие настолько меньше чистового размера, что требуется несколько проходов; в любом случае последний или чистовой проход должен быть очень легким, чтобы предотвратить отпружинивание резца от детали, чтобы отверстие было как можно более точным. Расточные резцы, особенно для небольших отверстий, не такие жесткие, как те, что используются для наружного точения, так как резец должен быть достаточно маленьким, чтобы войти в отверстие, и по этой причине приходится брать сравнительно легкие проходы. При растачивании небольшого отверстия следует использовать самый большой резец, который может войти в него без помех, чтобы получить максимально возможную жесткость.

Рис. 37 (A) Установка наружных кронциркулей. (B) Перенос измерений на внутренние кронциркули. (C) Микрометрический калибр

Рис. 38. Стандартный пробковый калибр

Измерение расточенных отверстий. — Диаметры небольших растачиваемых отверстий обычно измеряются внутренними кронциркулями или стандартными калибрами. Если шкив растачивается под какой-либо вал, диаметр вала сначала измеряется с помощью наружных кронциркулей, как показано в A на рис. 37, при этом измерительные точки кронциркулей регулируются до тех пор, пока они не коснутся вала при прохождении над ним. Затем внутренние кронциркули устанавливаются, как в B, в соответствии с размером вала, и отверстие растачивается настолько, чтобы легко входили внутренние кронциркули. Очень точные измерения можно сделать с помощью кронциркулей, но чтобы стать экспертом в их использовании, требуется опыт. Некоторые механики никогда не становятся профессионалами в искусстве измерения кронциркулями, потому что у них «тяжелые» руки и им не хватает чувствительности и тонкости осязания, которые необходимы. Для больших отверстий часто используется калибр C, длина l которого регулируется до желаемого диаметра. Небольшие отверстия часто растачиваются под закаленные стальные пробковые калибры (рис. 38), цилиндрические измерительные концы которых изготовлены с большой точностью по стандартным размерам. Этот тип калибра особенно полезен, когда необходимо расточить несколько отверстий до одного и того же размера, при этом все отверстия делаются настолько большими, чтобы они подходили к калибру без заметного люфта.

Рис. 39. Схема, иллюстрирующая важность установки детали относительно поверхностей, подлежащих точению

Установка детали в патроне. — При установке детали в патроне следует соблюдать осторожность, чтобы расположить ее так, чтобы каждая поверхность, подлежащая точению, была без биения после обработки до чистового размера. В качестве простого примера предположим, что отверстие в чугунном диске (рис. 39) отлито значительно не по центру, как показано на рисунке. Если деталь установлена по внешней поверхности S, как это делается обычно, отверстие настолько смещено от центра, что оно не будет без биения после растачивания до чистового размера, как показано пунктирными линиями. С другой стороны, если грубое отверстие установлено без биения, внешнюю поверхность нельзя будет обработать полностью, не сделав диаметр слишком маленьким при окончательном точении. В таком случае отливку следует сместить, как показано стрелкой, чтобы разделить ошибку между двумя поверхностями, обе из которых затем можно проточить, как показано пунктирными линиями на виде справа. Этот принцип разделения ошибки при установке детали часто можно применять при точении и растачивании. После того как отливка или другая деталь была установлена без биения по самой важной поверхности, все остальные поверхности, требующие механической обработки, следует проверить, чтобы убедиться, что все они могут быть доведены до надлежащего размера.

Неточность из-за давления кулачков патрона. — Деталь, удерживаемая в патроне, иногда деформируется под давлением кулачков патрона, так что при растачивании или точении обработанные поверхности оказываются неточными после того, как кулачки освобождаются и деталь принимает свою нормальную форму. Это относится, в частности, к хрупким деталям, таким как кольца, тонкие цилиндрические детали и т. д. Иногда искажение можно предотвратить путем такого расположения детали относительно кулачков патрона, чтобы последние упирались в жесткую часть. Когда деталь нельзя удерживать достаточно плотно для черновых проходов без ее деформации, кулачки следует немного ослабить перед выполнением чистового прохода, чтобы позволить детали вернуться к своей естественной форме.

Рис. 40. Сверление на токарном станке

Сверление и развертывание. — Когда отверстие должно быть расточено из сплошного материала, необходимо просверлить отверстие, прежде чем можно будет использовать расточной резец. Один из методов сверления на токарном станке заключается в установке обычного спирального сверла в держатель или втулку S (рис. 40), которая вставляется в пиноль задней бабки вместо центра. Затем сверло подается через деталь вращением рукоятки n и подачей пиноли наружу, как показано стрелкой. Перед началом сверления полезно проточить коническое углубление или центр для острия сверла, чтобы последнее начало сверлить без биения. Это часто делается с помощью специального инструмента, имеющего острие, как у плоского сверла. Этот инструмент зажимается в резцедержателе так, чтобы острие находилось на той же высоте, что и центры станка. Затем он подается к центру детали, и протачивается конический центр. Если бы сверлу не дали эту точную отправную точку, оно, вероятно, вошло бы в деталь более или менее не по центру. Сверла также можно начинать сверлить без протачивания центра, прижав квадратный конец или хвостовик инструмента, удерживаемого в резцедержателе, к сверлу рядом с режущим концом. Если острие начинает сверлить не по центру, вызывая биение сверла, неподвижный хвостовик инструмента постепенно заставит его или подтолкнет к центру.

Рис. 41. Плоское сверло и держатель

Небольшие отверстия часто доводятся на токарном станке путем сверления и развертывания без использования расточного резца. Форма сверла, которая довольно широко используется для сверления литых отверстий в отливках, показана на рис. 41 в A. Это сверло плоское, и правый конец имеет большое центровое отверстие для приема центра задней бабки. Чтобы предотвратить вращение сверла, держатель B, имеющий прорезь s на конце, через которую проходит сверло, зажимается в резцедержателе, как в C. Эта прорезь должна быть установлена по центру относительно центров станка, а сверло при начале сверления должно плотно удерживаться в прорези путем поворота или скручивания его ключом, как показано на виде с торца в D; это стабилизирует сверло и заставляет его начать сверлить достаточно точно, даже если литое отверстие имеет значительное биение.

Рис. 42. Зенкеры и чистовые развертки

Еще один тип инструмента для увеличения литых отверстий показан на рис. 42 в A. Это зенкер для патронных работ, имеющий скошенные режущие кромки на конце и цилиндрический корпус, который плотно входит в развернутое отверстие, тем самым поддерживая и направляя режущий конец. Развертка, показанная в B, является чистовой с режущими кромками, которые простираются от a до b; она используется для чистовой обработки отверстий, и сверло или зенкер, предшествующие ей, должны оставить отверстие очень близким к требуемому размеру. Эти развертки во время использования удерживаются во втулке, вставленной в пиноль задней бабки, как при использовании спирального сверла.

Рис. 43. Отливка, закрепленная на планшайбе для точения и растачивания

Удержание детали на планшайбе. — Некоторые отливки или поковки имеют такую форму, что их нельзя хорошо удерживать в патроне, или, возможно, вообще нельзя, и детали такого рода часто зажимаются на планшайбе, которая обычно больше планшайбы, используемой для привода деталей, обрабатываемых в центрах. Пример работы на планшайбе показан на рис. 43. Это отливка прямоугольной формы, имеющая круглый бобышку или выступ, торец e которого должен быть проточен параллельно задней грани отливки, предварительно обработанной на строгальном станке. Грубое литое отверстие через центр бобышки также необходимо расточить без биения.

Лучший способ выполнить эту операцию на токарном станке — зажать обработанную поверхность отливки непосредственно к планшайбе с помощью болтов и прихватов a, b, c и d, как показано на рисунке; деталь тогда будет обрабатываться точно так же, как если бы она удерживалась в патроне. Удерживая отливку таким образом, торец e будет обработан параллельно задней поверхности, потому что последняя зажата непосредственно к точно вращающейся поверхности планшайбы. Если отливка такой формы была достаточно мала, ее можно было бы удерживать и в кулачках независимого патрона, но если торец e должен быть точно параллелен задней грани, лучше зажать деталь на планшайбе. Большинство токарных станков имеют две планшайбы: одну малого диаметра, используемую главным образом для привода деталей, обрабатываемых в центрах, и большую для удержания тяжелых или деталей неправильной формы; любую из них можно навинтить на шпиндель, а большая планшайба имеет ряд пазов, через которые можно вставить зажимные болты.

Правильный способ зажима детали на планшайбе зависит, конечно, в значительной степени от ее формы и расположения поверхности, подлежащей механической обработке, но в любом случае необходимо удерживать ее надежно, чтобы предотвратить любое смещение после начала резания. Иногда отливки можно удерживать, вставляя болты через предварительно просверленные отверстия, но когда в сочетании с болтами используются прихваты, их внешние концы опираются на блоки из твердой древесины или металла, которые должны быть достаточно высокими, чтобы прихват равномерно давил на деталь. Когда приходится выполнять глубокие черновые проходы, особенно на больших диаметрах, полезно приболтить к планшайбе деталь против одной стороны отливки, как в D, чтобы она действовала как упор и предотвращала смещение детали; но в данном конкретном случае упор не потребовался бы. Конечно, упор планшайбы всегда располагается сзади, что определяется направлением вращения, потому что деталь стремится сместиться назад при выполнении резания. Если поверхность, которая зажимается к планшайбе, обработана, как в этом случае, деталь будет менее склонна к смещению, если между ней и планшайбой поместить кусок бумаги.

Деталь, установленная на планшайбе, обычно устанавливается без биения по какой-либо поверхности перед точением. Поскольку отверстие в этой отливке должно быть без биения относительно круглого выступа, отливка смещается на планшайбе до тех пор, пока грубая внешняя поверхность выступа не будет вращаться без биения; прихваты, которые были предварительно слегка установлены, затем затягиваются. Торец e сначала протачивается с помощью проходного резца с закругленной вершиной. Затем этот резец заменяется расточным резцом, и отверстие доводится до требуемого диаметра. Если растачиваемое отверстие больше центрального отверстия в планшайбе, отливку следует зажимать на параллельных подкладках, а не непосредственно к планшайбе, чтобы обеспечить зазор для инструмента, когда он достигает внутреннего конца отверстия, и предотвратить его врезание в планшайбу. Параллельные подкладки должны быть одинаковой толщины и располагаться рядом с прихватами, чтобы предотвратить деформацию отливки.

Рис. 44. Литой угольник, закрепленный на угольнике, прикрепленном к планшайбе

Применение угольника к планшайбе. — Еще один пример работы на планшайбе показан на рис. 44. Это чугунный угольник E, два фланца которого должны быть подрезаны начисто и перпендикулярно друг другу. Форма этой отливки такова, что ее было бы очень трудно зажать непосредственно к планшайбе, но ее легко удерживать на угольнике P, который приболчен к планшайбе. Две поверхности этого угольника перпендикулярны друг другу, так что когда один фланец угольника обработан и приболчен к угольнику, другой будет подрезан перпендикулярно. При установке угольника для работы такого рода расстояние от его стороны, удерживающей деталь, до центра планшайбы делается равным расстоянию d между центром одного фланца и торцом другого, так что фланец, подлежащий подрезке, будет вращаться почти без биения, когда он будет приболчен на место. Поскольку угольник и деталь находятся почти полностью на одной стороне планшайбы, на противоположной стороне для уравновешивания прикрепляется груз W. Очень часто грузы также необходимы для уравновешивания смещенных деталей, которые приболчены непосредственно к планшайбе. Необходимость уравновешивания в некоторой степени зависит от скорости, которая будет использоваться для точения. Если поверхность, подлежащая механической обработке, имеет небольшой диаметр, так что станок может работать довольно быстро, любую неуравновешенную деталь всегда следует уравновешивать.

Иногда довольно трудно удерживать тяжелые детали у вертикальной поверхности планшайбы во время установки прихватов, и иногда планшайбу снимают и помещают в горизонтальное положение на верстаке; деталь тогда можно расположить примерно правильно, и после того, как она зажата, планшайбу устанавливают на шпиндель станка с помощью крана.

Специальные кулачки планшайбы, такие как те, что показаны справа на рис. 33, часто можно с успехом использовать для удержания деталей на больших планшайбах. Три или четыре таких кулачка приболчиваются к планшайбе, которая превращается в своего рода независимый патрон. Эти кулачки планшайбы особенно полезны для удержания деталей неправильной формы, так как различные кулачки можно расположить в любом положении.

Рис. 45. Черновое точение гильзы цилиндра — обратите внимание на метод поддержки внешнего конца

Поддержка внешнего конца детали, закрепленной в патроне. — На рис. 45 показано, как центр задней бабки иногда используется для поддержки внешнего конца длинной отливки, противоположный конец которой удерживается в патроне. Эта конкретная отливка должна быть проточена и расточена, чтобы сделать гильзу для цилиндра локомотива, чтобы уменьшить диаметр цилиндра, который был значительно увеличен в результате многократного растачивания. Эти втулки подвергаются черновому точению снаружи, в то время как внешний конец поддерживается крестообразным элементом или «пауком», который образует центровую опору для задней бабки. Этот «паук» имеет установочные винты во фланцевых концах рычагов, которые затягиваются против внутренней поверхности отливки и регулируются в ту или иную сторону, чтобы установить ее в концентрическое положение. После чернового точения снаружи внутренняя часть растачивается до чистового размера; затем центрированные диски, которые входят в расточку, помещаются в торцы втулки, и последняя подвергается чистовому точению. Цель чернового точения снаружи перед растачиванием состоит в том, чтобы избежать искажения, которое могло бы произойти, если бы эта твердая внешняя поверхность была удалена последней.

Растачивание крупных отливок на токарном станке. — Обычный токарно-винторезный станок иногда используется для растачивания цилиндров двигателей или насосов, гильз и т. д., которые слишком велики, чтобы их можно было удерживать в патроне или на планшайбе, и должны быть прикреплены к суппорту станка. Как правило, работы такого класса выполняются на специальном расточном станке (см. «Горизонтально-расточные станки»), но если такой станок недоступен, может потребоваться использование токарного станка. Существует два общих метода растачивания.

Рис. 46. Растачивание гильзы цилиндра на обычном токарно-винторезном станке

На рис. 46 показано, как гильза, проиллюстрированная на рис. 45, растачивается на большом токарно-винторезном станке. Отливка удерживается в специальных приспособлениях, которые прикреплены к суппорту станка, а расточная оправка вращается шпинделем станка. Инструментальная головка этой расточной оправки несет два резца, расположенных на 180 градусов друг от друга, и подается вдоль оправки с помощью механизма «звездочной» подачи, показанного прикрепленным к оправке и пиноли задней бабки. Каждый раз, когда оправка вращается, звездообразное колесо ударяется о неподвижный штифт и поворачивает ходовой винт, который, как показывает иллюстрация, проходит вдоль паза, прорезанного с одной стороны оправки. Этот ходовой винт проходит через гайку, прикрепленную к инструментальной головке, так что последняя медленно подается через расточку. При использовании оправки такого типа суппорт, конечно, остается неподвижным.

Цилиндрические детали, прикрепленные к суппорту, также можно растачивать с помощью простой сплошной оправки, установленной в центрах. Оправка должна быть снабжена резцом для небольших отверстий или инструментальной головкой для больших диаметров (предпочтительно удерживающей два или более резцов), а растачивание выполняется путем подачи суппорта вдоль станины с использованием обычной механической подачи станка. Симметрично сформированная отливка, такая как втулка или гильза, часто удерживается на деревянных блоках, приболченных поперек суппорта. Они сначала прорезаются для формирования круглого седла требуемого радиуса с помощью расточной оправки и специального резца, имеющего тонкую изогнутую кромку. Затем отливка зажимается на этих блоках с помощью планок и болтов, и если изогнутые седла были вырезаны до правильного радиуса, деталь будет расположена концентрично относительно расточной оправки. При использовании расточной оправки такого типа оправка должна быть достаточно длинной, чтобы позволить растачиваемой детали подаваться с одной стороны режущей головки на другую, при этом режущая головка находится примерно в центральном положении.

Рис. 47. Метод установки окружности на детали концентрично со шпинделем станка

Растачивание отверстий на заданном межосевом расстоянии. — В связи с работой на планшайбе часто возникает необходимость расточить два или более отверстий на заданном расстоянии друг от друга. Лучший метод выполнения этого может зависеть от требуемой точности. Для обычной работы иногда на детали, подлежащей растачиванию, чертятся две или более окружности A и B (рис. 47) в положении для отверстий; затем деталь зажимается на планшайбе, и одна из окружностей центрируется со шпинделем станка путем проверки ее указателем C, удерживаемым в резцедержателе; то есть, когда указатель следует за окружностью при вращении детали, очевидно, что окружность концентрична со шпинделем. Затем отверстие сверлится и растачивается. Другая окружность затем центрируется таким же образом для растачивания второго отверстия. Как видно, точность этого метода зависит, во-первых, от точности, с которой были размечены окружности, и, во-вторых, от осторожности, проявленной при их установке концентрично. Для более точного способа установки деталей для растачивания см. «Использование центрового индикатора» и «Установка детали методом кнопок».

Точение латуни, бронзы и меди. — При точении мягкой желтой латуни следует использовать резец, имеющий очень небольшой или нулевой наклон или передний угол на верхней поверхности, по которой сходит стружка, а для простого цилиндрического точения острие резца вытягивается довольно тонко и закругляется путем заточки до радиуса около 1/8 или 3/16 дюйма. Если для латуни используется резец с большим передним углом, существует опасность его врезания в металл, особенно если обрабатываемая деталь хоть немного гибкая. Угол зазора резца для латуни обычно составляет около 12 или 14 градусов, что на 3 или 4 градуса больше, чем зазор для резцов по стали. Большинство латуней легко поддаются точению по сравнению со сталью, и по этой причине такое увеличение зазора желательно, так как оно облегчает подачу резца в металл, особенно когда движения суппорта и поперечных салазок управляются вручную, как при точении деталей неправильной формы.

Скорость точения мягкой латуни намного выше, чем для стали, обычно составляя от 150 до 200 футов в минуту. При точении фосфористой, тобиновой или других вязких бронзовых композиций резец следует затачивать с передним углом, как и для точения стали, а в качестве смазки иногда используется лярд-ойл (свиное сало). Скорость резания для бронз варьируется от 35 или 40 до 80 футов в минуту из-за разницы в составе бронзовых сплавов.

Токарные резцы для меди затачиваются с немного большим передним углом, чем резцы для стали, а острие должно быть слегка закругленным. Важно иметь острую кромку, и для заточки токарных резцов по меди рекомендуется использовать точильный камень. Молоко обычно считается лучшей смазкой при точении меди. Скорость может быть почти такой же высокой, как для латуни.

Механическая обработка алюминия. — Резцы для точения алюминия должны иметь острые углы резания. После чернового шлифования резца рекомендуется закончить заточку режущей кромки на точильном камне или масляном бруске для точных работ, так как острая кромка очень важна. Рекомендуются высокие скорости и сравнительно легкие проходы. Основная трудность при механической обработке алюминия и алюминиевых сплавов вызвана засорением стружкой, особенно при использовании таких инструментов, как цековки и фрезы. Эту трудность можно в значительной степени избежать, используя правильный тип смазочно-охлаждающей жидкости. Обычно используются мыльная вода и керосин. Последний позволяет получить тонкую отделку при условии, что режущий инструмент правильно заточен.

Следующая информация по этому вопросу представляет опыт компании Brown-Lipe Gear Co., где алюминиевые детали обрабатываются в больших количествах: для чистовой обработки расточенных отверстий оправка, оснащенная резцами, оказалась более практичной, чем развертки. Резцы, используемые для обработки 4-дюймовых отверстий, имеют зазор от 20 до 22 градусов и нулевой передний угол на передних гранях, по которым сходит стружка. Черновые резцы для этой работы имеют довольно острый нос, будучи заточенными на острие до радиуса около 3/32 дюйма, но для получения гладкой поверхности чистовые резцы закругляются до радиуса около 3/4 дюйма. Скорость резания, а также подача для обработки алюминия на 50–60 процентов выше, чем скорости и подачи для чугуна. Смазка, используемая этой компанией, состоит из одной части «aqualine» и 20 частей воды. Эта смазка не только дает гладкую отделку, но и сохраняет острую режущую кромку и позволяет использовать инструменты гораздо дольше без переточки. Ранее использовалась смазка, состоящая из одной части высококачественного лярд-ойла и одной части керосина. Эта смесь стоит примерно 30 центов за галлон, тогда как смесь aqualine с водой, используемая сейчас, стоит менее 4 центов за галлон и оказалась более эффективной, чем смазка, использовавшаяся ранее.

ГЛАВА II

ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ И СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ

Несмотря на тот факт, что на токарном станке можно выполнять большое разнообразие работ, количество необходимых токарных резцов сравнительно невелико. На рис. 1 показаны формы резцов, которые используются главным образом, а типичные примеры применения этих различных резцов указаны на рис. 2. Ссылочные буквы, используемые на этих двух иллюстрациях, соответствуют резцам одного и того же типа, и при изучении следующего описания следует обращаться к обоим рисункам.

Рис. 1. Набор токарных резцов для общих работ

Рис. 2. Рисунки, иллюстрирующие использование различных типов токарных резцов

Токарные резцы для общих работ. Резец, показанный на рисунке A, представляет собой форму, обычно используемую для черновой токарной обработки, то есть для выполнения глубоких проходов, когда требуется удалить значительный слой металла. На рисунке B показан резец того же типа с отогнутым концом, что позволяет использовать его вплотную к буртику или поверхности s, которые могли бы соприкоснуться с подручником, если бы применялась прямая форма. Резец C, имеющий прямую режущую кромку, используется на определенных видах работ для выполнения чистовых проходов с большой подачей. Этот тип резца имеет плоскую или прямую режущую кромку на конце и обеспечивает гладкую чистовую поверхность даже при большой подаче, при условии, что режущая кромка установлена параллельно направлению перемещения резца, чтобы избежать образования гребешков. Широконосые резцы и большие подачи лучше приспособлены для чистовой обработки чугуна, чем стали. При точении стали, если заготовка обладает хоть какой-то гибкостью, широкий резец имеет тенденцию врезаться в нее, и по этой причине обычно необходимы круглые резцы и более мелкие подачи. Небольшой опыт токарной обработки даст больше знаний по этому вопросу, чем целая глава на эту тему.

Отогнутые резцы, показанные на рисунках D и E, предназначены для подрезки торцов валов, колец и т. д. Первый резец называется правым отогнутым резцом, так как он работает на правом торце или стороне вала или кольца, тогда как левый отогнутый резец E используется на противоположной стороне, как показано на рис. 2. Отогнутые резцы также изгибаются вправо или влево, поскольку режущую кромку прямого резца не всегда можно правильно расположить для подрезки определенных поверхностей. Отогнутый правый резец показан на рисунке F. Часто используемая форма резца показана на рисунке G; это отрезной резец, который используется для отрезания заготовок, прорезания канавок, подрезки углов и т. д. Тот же тип резца с отогнутым концом показан на рисунке H (рис. 2) при отрезании детали, закрепленной в патроне. Заготовку, установленную в центрах, не следует отрезать полностью отрезным резцом, если между резцом и планшайбой не установлен люнет, иначе резец может быть сломан из-за пружинения заготовки непосредственно перед тем, как деталь будет отрезана. Следует отметить, что боковые стороны этого резца наклонены внутрь позади режущей кромки, чтобы обеспечить зазор при работе в узкой канавке.

На рисунке I показан резьбовой резец для нарезания резьбы стандарта США. Эта резьба является формой, наиболее часто используемой в этой стране в настоящее время. Резец для нарезания прямоугольной резьбы показан на рисунке J. Он по форме очень похож на отрезной резец, за исключением того, что режущий конец слегка наклонен в соответствии с углом подъема винтовой линии резьбы, как объясняется в главе IV, которая содержит описания различных форм резьбы и методов их нарезания. Резцы для внутренней резьбы показаны на рисунках K и L и предназначены для нарезания резьбы стандарта США и прямоугольной резьбы в отверстиях. Можно заметить, что эти резцы несколько похожи на расточные резцы, за исключением концов, которые имеют форму, соответствующую профилю нарезаемой резьбы.

Резец для точения латуни показан на рисунке M. Резцы по латуни, предназначенные для общих работ, делаются довольно тонкими и имеют узкий закругленный кончик. Верхняя поверхность резца по латуни обычно затачивается плоско или без наклона, так как в противном случае он стремится врезаться в заготовку, особенно если последняя обладает хоть какой-то гибкостью. Конец резца по латуни иногда затачивается с прямой режущей кромкой для точения крупных жестких деталей, таких как латунные втулки насосов и т. д., чтобы можно было использовать большую подачу, не оставляя шероховатой поверхности. Резцы на рисунках N и O предназначены для растачивания или чистовой обработки просверленных или литых отверстий. Показаны два размера, предназначенные соответственно для малых и больших отверстий.

Различные резцы, упомянутые выше, можно назвать стандартными типами, поскольку они являются наиболее часто используемыми, и, как показывает рис. 2, они позволяют вытачивать практически бесконечное разнообразие форм. Иногда для выполнения нестандартных работ требуется специальная форма резца, возможно, с иначе отогнутым концом или режущей кромкой, имеющей определенный профиль. Резцы последнего типа, известные как «фасонные резцы», иногда используются для чистовой обработки поверхностей, которые являются выпуклыми, вогнутыми или имеют неправильную форму. Режущие кромки этих резцов тщательно опиливаются или затачиваются до требуемой формы, и форма, приданная резцу, воспроизводится на обрабатываемой детали. Декоративные или другие поверхности неправильной формы можно очень аккуратно обработать с помощью таких резцов. Конечно, очень трудно вытачивать выпуклые или вогнутые поверхности обычным резцом; на самом деле, невозможно было бы сформировать точную сферическую поверхность, например, без специального оборудования, поскольку резец нельзя перемещать по точной кривой, просто используя продольную и поперечную подачи. Фасонные резцы следует затачивать исключительно по верхней поверхности, так как любая заточка по концу или боковой грани изменит форму резца.

Рис. 3. Токарный резец со вставной пластиной

Рис. 4. Тяжелый токарный резец со вставной пластиной

Резцедержатели со вставными пластинами. Все резцы, показанные на рис. 1, выкованы из цельного прутка, и когда режущие концы значительно стачиваются, необходимо выковывать новый конец. Чтобы исключить расходы на постоянную перековку резцов, а также добиться значительного сокращения количества требуемой инструментальной стали, во многих мастерских используются резцедержатели с небольшими вставными пластинами. Резцедержатель такого типа для наружного точения показан на рис. 3. Пластина C удерживается в фиксированном положении показанным установочным винтом и затачивается, главным образом, путем шлифования конца, за исключением случаев, когда требуется придать верхней части пластины наклон, отличный от того, который обусловлен ее угловым положением. Другой токарный резец со вставной пластиной показан на рис. 4; это тяжелый тип, предназначенный для черновой обработки. Пластина в данном случае имеет зубья на задней стороне, входящие в зацепление с соответствующими зубьями, нарезанными в зажимном блоке, который затягивается установочным винтом на стороне, противоположной показанной. Благодаря такому устройству пластину можно регулировать вверх по мере стачивания ее верхней части.

Рис. 5. Отрезной резец со вставным лезвием

Рис. 6. Расточной резец со вставной пластиной и регулируемой оправкой

Рис. 7. Резьбонарезной резец

Отрезной резец со вставным лезвием показан на рис. 5. Лезвие B зажимается винтом S, а также за счет упругости держателя, когда последний зажимается в резцедержателе. Лезвие, конечно, можно выдвигать наружу при необходимости. На рис. 6 показан расточной резец, состоящий из держателя H, оправки B, которую можно зажать в любом положении, и вставной пластины C. При использовании расточного резца такого типа оправку можно выдвинуть из держателя ровно настолько, чтобы пройти через растачиваемое отверстие, что делает инструмент очень жестким. Резьбонарезной резец державочного типа показан на рис. 7. Угловая кромка пластины C точно заточена производителем, поэтому резец затачивается простой шлифовкой по верхней плоскости. По мере стачивания верхней части пластина поднимается поворотом винта S, который также можно использовать для установки резца на требуемую высоту.

Рис. 8. Во избежание пружинения вылет A резца не должен быть чрезмерным

Положение токарных резцов. Получение точных токарных деталей зависит отчасти от состояния используемого станка, а также от осторожности и суждения оператора. Даже если станок правильно отрегулирован и в остальном находится в хорошем состоянии, часто возникают ошибки, вызванные другими причинами, которых следует тщательно избегать. Если токарный резец зажат так, что его режущий конец слишком сильно выступает из опорного блока, пружинение резца вниз под действием усилия резания иногда приводит к браку, особенно при попытке точить близко к чистовому размеру путем выполнения тяжелого чернового прохода. Предположим, что конец цилиндрической детали сначала уменьшается на коротком участке путем выполнения нескольких пробных проходов до тех пор, пока диаметр d (рис. 8) не станет немного больше чистового размера, после чего включается механическая подача. Когда резец начинает работать на полную глубину e, его вершина, которая обычно устанавливается немного выше центра, стремится пружинить вниз в заготовку, и если бы пружинение было значительным, деталь, вероятно, была бы проточена ниже чистового размера, причем увеличенное уменьшение диаметра началось бы в точке, где начался полный проход.

Это пружинящее действие, насколько это касается резца, можно практически исключить, расположив резец так, чтобы расстояние A между резцедержателем и режущим концом, или «вылет», было как можно меньше. Даже если резец имеет небольшой вылет, он может наклониться вниз из-за того, что суппорт имеет люфт в направляющих, и по этой причине суппорт должен иметь плотную регулировку, допускающую легкое перемещение без лишних зазоров. Суппорты всех токарных станков снабжены планками, которые можно регулировать винтами для компенсации износа или для обеспечения более жесткой опоры.

Рис. 9. (A) Способ, которым резец иногда смещается под действием усилия резания при установке под углом. (B) Резец, установленный для чистовой обработки как цилиндрических, так и радиальных поверхностей

При выполнении черновых проходов резец следует располагать так, чтобы любое изменение его положения, которое может быть вызвано давлением резания, не привело к браку детали. Этот момент проиллюстрирован на рисунке A на рис. 9. Предположим, что конец прутка был уменьшен путем выполнения ряда пробных проходов до размера на 1/32 дюйма больше чистового. Если затем включить механическую подачу при резце, зажатом в наклонном положении, как показано, то при встрече с полным припуском в точке c резец, если он не зажат очень сильно, может быть смещен назад боковым усилием резания, как показано пунктирными линиями. Тогда вершина начнет точить деталь меньше чистового размера, и деталь будет испорчена. Чтобы предотвратить любое изменение положения, хорошей практикой, особенно при черновой обработке, является зажим резца перпендикулярно обрабатываемой поверхности, или, другими словами, под прямым углом к направлению его движения. Однако иногда установка резца под углом дает определенное преимущество. Например, если он удерживается примерно так, как показано на рисунке B, при точении фланцевой отливки C, поверхности s и s1 можно обработать начисто, не меняя положения резца. Цилиндрические и радиальные поверхности часто обрабатываются таким образом, чтобы избежать перестановки резца, особенно при серийной обработке деталей.

Заточка резцов. При заточке токарных резцов необходимо учитывать три важных момента: во-первых, режущей кромке резца (при взгляде сверху) необходимо придать определенную форму; во-вторых, должен быть достаточный задний угол для режущей кромки; и в-третьих, резцы, за некоторыми исключениями, затачиваются с передним углом или боковым углом, либо с комбинацией этих двух углов на той части, по которой сходит стружка во время работы резца.

Рис. 10. Иллюстрация, показывающая значение терминов, используемых при заточке резцов различных типов

На рис. 10 показано несколько различных типов резцов, используемых при токарных работах. Эта иллюстрация также поясняет значение различных терминов, используемых при заточке резцов. Как показано, задний угол резца представлен углом α, передний угол — углом β, а боковой передний угол — углом γ. Угол δ для резца без бокового переднего угла известен как угол заострения. Однако, когда резец имеет как передний, так и боковой передний углы, этот угол заострения более правильно было бы считать углом между задней гранью f и передней поверхностью резца, измеренным по диагонали вдоль линии z—z. Можно заметить, что линии A—B и A—C, от которых измеряются углы заднего и переднего углов, параллельны соответственно верхней поверхности и боковым сторонам державки резца. Однако для токарных резцов эти линии не обязательно располагаются таким образом во время работы, поскольку высота вершины резца относительно центра заготовки определяет положение этих линий, так что эффективные углы переднего угла, заднего угла и заострения изменяются при опускании или поднятии вершины резца. То, как положение резца влияет на эти углы, будет объяснено позже.

Хотя форма резцов должна неизбежно значительно варьироваться для адаптации их к различным целям, существуют определенные основополагающие принципы, определяющие их форму, которые применимы в общем; поэтому в дальнейшем мы не будем пытаться подробно объяснять, какой именно должна быть форма каждого резца, используемого на токарном станке, поскольку важнее понять, как неправильная заточка влияет на процесс резания и эффективность резца. Когда принцип понят, заточка резцов различных типов и форм становится сравнительно легкой.

Рис. 11. Вид сверху на токарные и резьбонарезные резцы

Форма или контур режущей кромки. Прежде всего, мы рассмотрим форму или контур режущей кромки резца при взгляде сверху, а затем перейдем к вопросу о задних и передних углах, рассматривая различные элементы отдельно, чтобы избежать путаницы. Контур режущей кромки зависит прежде всего от цели, для которой предназначен резец. Например, резец A на рис. 11, где показан вид сверху на ряд различных токарных резцов, имеет форму, сильно отличающуюся от формы, скажем, резца D, так как первый резец используется для черновой токарной обработки, в то время как резец D предназначен для прорезания канавок или отрезания обработанной детали. Аналогично, резец E имеет V-образную форму, поскольку он используется для нарезания V-образной резьбы. Однако резцы A, B и C являются обычными токарными резцами; то есть все они предназначены для точения простых цилиндрических поверхностей, но контур их режущих кромок значительно различается, как показано. В данном случае факторами, определяющими форму, являются характеристики заготовки и прохода. Чтобы проиллюстрировать это, резец A имеет форму, подходящую для черновой обработки крупных и жестких деталей, в то время как резец B приспособлен для более мелких и гибких деталей. Первый резец хорошо подходит для черновой обработки, потому что эксперименты показали, что режущая кромка с большим радиусом способна работать на более высокой скорости резания, чем резец типа B, имеющий меньший радиус вершины. Это увеличение скорости резания объясняется тем, что резец A снимает более тонкую стружку при данной подаче, чем резец B; следовательно, скорость можно увеличить, не повреждая режущую кромку в той же степени. Если, однако, резец A использовать для точения длинной и гибкой детали, может возникнуть вибрация; следовательно, предпочтительнее, если не абсолютно необходимо, использовать резец B с вершиной меньшего радиуса.

Характер работы также влияет на форму резцов. Резец, показанный на рисунке C, используется для выполнения легких чистовых проходов с большой подачей. Очевидно, что если прямая или плоская часть режущей кромки находится на одной линии с направлением движения резца, проход будет гладким и без гребешков, даже если подача большая, а использование большой подачи позволяет выполнить проход за меньшее время; но такой резец нельзя использовать на деталях, которые не являются жесткими, так как возникнет вибрация. Поэтому пришлось бы использовать меньшую режущую вершину и уменьшенную подачу. Резцы с широкими плоскими режущими кромками и большие подачи часто используются для чистовой обработки чугуна, так как этот металл оказывает меньшее сопротивление резанию, чем сталь, и менее склонен к вибрации.

Форму резца (при взгляде сверху), предназначенного для более специфических целей, чем обычное точение, можно в значительной степени определить, просто рассмотрев резец в рабочих условиях. Этот момент можно проиллюстрировать на примере отрезного резца D, который, как упоминалось ранее, используется для прорезания канавок, подрезки углов и т. д. Очевидно, что этот резец должен быть самым широким по режущей кромке; то есть боковые стороны d должны иметь небольшой зазор, чтобы они не заклинивали при врезании резца в канавку. Поскольку резец E предназначен для нарезания V-образной резьбы, угол α между его режущими кромками должен быть равен углу между сторонами V-образной резьбы, или 60 градусам. Резец, показанный на рисунке F, предназначен для нарезания внутренней прямоугольной резьбы. В этом случае ширина w должна быть сделана равной половине шага резьбы (или немного больше, чтобы обеспечить зазор для винта), а боковым сторонам следует придать небольшой боковой зазор, так же как и у отрезного резца D. Таким образом, мы видим, что контур резца при взгляде сверху должен соответствовать его назначению и определяться им.

Направление переднего угла для токарных резцов. Помимо вопроса о форме режущей кромки при взгляде сверху, остается определить величину заднего угла, который должен иметь резец, а также наклон (и его направление) передней поверхности резца. Под передней поверхностью понимается та поверхность, по которой сходит стружка во время ее отделения. Можно сказать в общем виде, что направление наклона передней поверхности резца должно быть от той части режущей кромки, которая является рабочей. Например, рабочей кромкой чернового резца A (рис. 11), который используется для тяжелых проходов, будет, практически говоря, участок между точками a и b, или, другими словами, большая часть работы будет выполняться этой частью режущей кромки; поэтому передняя поверхность должна иметь наклон назад от этой части кромки. Очевидно, что резец, заточенный таким образом, будет иметь как передний, так и боковой передний углы.

Когда большая часть работы выполняется вершиной или носком резца, как, например, при использовании токарного чистового резца C, который выполняет легкие проходы, наклон должен быть прямо назад от вершины или режущей кромки a—b. Поскольку отогнутый резец, показанный на рис. 10, режет вдоль кромки a—b, передней поверхности придается наклон назад от этой кромки, как показано на виде с торца. Об этом следует помнить, так как при правильном наклоне передней поверхности для резания требуется меньше мощности. Резцы для определенных видов работ, такие как резьбонарезные или резцы для точения латуни или отбеленного чугуна, затачиваются на передней поверхности плоско, то есть без переднего или бокового переднего угла.

Задний угол для режущей кромки. Для того чтобы режущая кромка могла работать без помех, она должна иметь задний угол; то есть задняя грань f (рис. 10) должна быть заточена под определенным углом α, чтобы она не терлась о заготовку и не препятствовала врезанию режущей кромки в металл. Этот задний угол должен быть ровно таким, чтобы позволить резцу резать свободно. Задний угол в восемь или десять градусов вполне подходит для токарных резцов.

Рис. 12. Иллюстрации, показывающие, как эффективные углы переднего и заднего углов изменяются при поднятии или опускании резца

Передний угол резца измеряется от линии A—B, которая параллельна державке, а задний угол — от линии A—C, перпендикулярной линии A—B. Однако эти линии не всегда занимают такое положение относительно державки резца во время работы. Как показано слева на рис. 12, базовая линия A—B для работающего токарного резца пересекается с вершиной резца и центром заготовки, в то время как линия A—C остается перпендикулярной первой. Таким образом, видно, что при поднятии резца, как показано справа, эффективный задний угол α будет уменьшаться, тогда как опускание его, как показано пунктирными линиями, будет иметь противоположный эффект.

Токарный резец для латуни или другого мягкого металла, особенно там, где требуется значительное ручное управление, может с преимуществом иметь задний угол в двенадцать или четырнадцать градусов, так как тогда будет легче подавать резец в металл; но, вообще говоря, задний угол для токарных резцов должен быть ровно таким, чтобы позволить им резать свободно. Чрезмерный задний угол ослабляет режущую кромку и может привести к ее выкрашиванию под давлением резания.

Угол заострения резца и величина переднего угла. Угол заострения δ (рис. 10) является еще одним важным фактором при заточке резца, поскольку именно от этого угла во многом зависит эффективность резца. Обратившись к иллюстрации, можно увидеть, что этот угол определяется задним углом и передним углом β, и поскольку задний угол остается практически неизменным, именно передний угол варьируется для соответствия различным условиям. Теперь, величина переднего угла, который должен иметь резец, зависит от работы, для которой он предназначен. Если, например, токарный резец должен использоваться для черновой обработки средней или мягкой стали, он должен иметь передний угол около восьми градусов и боковой передний угол в диапазоне от четырнадцати до двадцати градусов, в то время как резец для резания очень твердой стали должен иметь передний угол около пяти градусов и боковой передний угол девять градусов.

Рис. 13. (A) Тупой резец для точения твердой стали. (B) Вершина резца, заточенная для обеспечения остроты

Причина уменьшения переднего угла и, следовательно, увеличения угла заострения для более твердых металлов заключается в обеспечении необходимой повышенной прочности режущей кромки, чтобы предотвратить ее выкрашивание под давлением резания. Резец, показанный на рисунке A на рис. 13, намного прочнее, чем если бы он был заточен, как показано на рисунке B, так как первый более тупой. Однако, если бы резец, заточенный как на рисунке A, использовался для резания очень мягкой стали, давление стружки на переднюю поверхность было бы больше, и, следовательно, сопротивление резанию было бы выше, чем если бы использовался более острый резец; кроме того, скорость резания должна была бы быть ниже, что имеет даже большее значение, чем давление стружки; поэтому угол заострения, как общее правило, должен быть как можно меньше, не ослабляя резец настолько, чтобы он не мог выполнять требуемую работу. Чтобы обеспечить прочную и хорошо поддерживаемую режущую кромку, резцы, используемые для точения очень твердого металла, такого как отбеленные валки и т. д., затачиваются практически без переднего угла и с очень малым задним углом. Резцы по латуни, хотя и имеют значительный задний угол, как упоминалось ранее, затачиваются на передней поверхности плоско или без переднего угла; это делается, однако, не для придания прочности режущей кромке, а скорее для предотвращения врезания резца в заготовку, что он может сделать, если обрабатываемая деталь обладает хоть какой-то гибкостью, а резец имеет передний угол.

Эксперименты, проведенные г-ном Ф. У. Тейлором для определения наиболее эффективной формы резцов для черновой токарной обработки, показали, что чем ближе угол заострения приближается к шестидесяти одному градусу, тем выше скорость резания. Это, однако, не относится к резцам для точения чугуна, так как последний будет работать более эффективно с углом заострения около шестидесяти восьми градусов. Это, несомненно, связано с тем, что давление стружки при точении чугуна концентрируется ближе к режущей кромке, которая поэтому должна быть более тупой, чтобы противостоять абразивному воздействию и нагреву. Конечно, вышеупомянутые замечания относительно углов заострения относятся более конкретно к резцам, используемым для черновой обработки.

Рис. 14. Заточка передней и задней граней токарного резца

Заточка токарного резца. Способ удержания токарного резца во время заточки передней поверхности показан слева на рис. 14. Наклоняя резец относительно поверхности круга, можно увидеть, что как передний, так и боковой передний углы могут быть заточены одновременно. При заточке задней грани резца его следует удерживать на подручнике наждачного круга или точила, как показано на виде справа. Чтобы сформировать криволинейную режущую кромку, резец поворачивают вокруг поверхности камня во время заточки. Это вращательное движение можно осуществить, поддерживая внутренний конец резца одной рукой, в то время как державку перемещают туда и обратно другой.

Часто резец, который был правильно заточен в первый раз, сильно деформируется после того, как его несколько раз подточили. Обычно это результат попыток рабочего быстро переточить его; например, легче получить острую кромку на токарном резце, показанном слева на рис. 12, путем заточки задней грани, как показано пунктирной линией, чем путем заточки всей задней грани. Однако при этом уменьшается задний угол и изменяется угол заострения.

При заточке резца существует большая опасность его пережога или отпуска закалки с тонкой режущей кромки, и, помимо фактической формы режущего конца, это самый важный момент при заточке резцов. Если резец сильно прижать к наждачному или другому абразивному кругу, даже если последний имеет обильную подачу воды, закалка иногда может быть отпущена. При заточке плоской поверхности, чтобы избежать пережога, резец следует часто отводить от камня, чтобы охлаждающая вода (обильная подача которой должна быть обеспечена) могла достичь затачиваемой поверхности. Также следует применять умеренное давление, так как лучше потратить лишнюю минуту или две на заточку, чем испортить резец пережогом в попытке быстро его заточить. Конечно, сказанное о пережоге относится более конкретно к углеродистой стали, но даже самозакаливающиеся стали не улучшаются от перегрева на камне. В некоторых мастерских резцы затачиваются до теоретически правильной формы на специальных станках, а не вручную. Затем заточенные резцы хранятся в инструментальной кладовой и выдаются по мере необходимости.

Скорости резания и подачи. Термин «скорость резания» применительно к токарным операциям — это скорость в футах в минуту поверхности, подвергаемой точению, или, практически говоря, она эквивалентна длине стружки в футах, которая была бы снята за одну минуту. Термин «скорость резания» не следует путать с оборотами в минуту, потому что скорость резания зависит не только от скорости вращения заготовки, но и от ее диаметра. Подача резца — это величина, на которую он перемещается поперек обрабатываемой поверхности за каждый оборот; то есть при точении цилиндрической детали подача — это величина, на которую резец перемещается в сторону за каждый оборот заготовки. Очевидно, что время, необходимое для точения, во многом определяется скоростью резания, подачей и глубиной прохода; поэтому эти элементы следует тщательно учитывать.

Скорости резания и подачи для токарных резцов [1]

Steel—Standard 7/8-inch Tool
Cast Iron—Standard 7/8-inch Tool

Depth of Cut in Inches
Feed in Inches
Speed in Feet per Minute for a Tool which is to last 11/2
Hour before Re-grinding
Depth of Cut in Inches
Feed in Inches
Speed in Feet per Minute for a Tool which is to last 11/2
Hour before Re-grinding
Soft

Steel
Medium

Steel
Hard

Steel
Soft

Cast Iron
Medium

Cast Iron
Hard

Cast Iron

3/32
1/64
476
 
238
 
108
 
3/32
1/16
122
 
61
.2
35
.7

1/32
325
 
162
 
73
.8
1/8
86
.4
43
.2
25
.2

1/16
222
 
111
 
50
.4
3/16
70
.1
35
.1
20
.5

3/32
177
 
88
.4
40
.2
1/8
1/32
156
 
77
.8
45
.4

1/8
1/64
420
 
210
 
95
.5
1/16
112
 
56
.2
32
.8

1/32
286
 
143
 
65
.0
1/8
79
.3
39
.7
23
.2

1/16
195
 
97
.6
44
.4
3/16
64
.3
32
.2
18
.8

1/8
133
 
66
.4
30
.2
3/16
1/32
137
 
68
.6
40
.1

3/16
1/64
352
 
176
 
80
.0
1/16
99
.4
49
.7
29
.0

1/32
240
 
120
 
54
.5
1/8
70
.1
35
.0
20
.5

1/16
164
 
82
 
37
.3
3/16
56
.8
28
.4
16
.6

1/8
112
 
56
 
25
.5
1/4
1/32
126
 
62
.9
36
.7

1/4
1/64
312
 
156
 
70
.9
1/16
90
.8
45
.4
26
.5

1/32
213
 
107
 
48
.4
1/8
64
.1
32
.0
18
.7

1/16
145
 
72
.6
33
.0
3/16
52
 
26
.0
15
.2

3/32
116
 
58
.1
26
.4
3/8
1/32
111
 
55
.4
32
.3

3/8
1/64
264
 
132
 
60
.0
1/16
80
 
40
.0
23
.4

1/32
180
 
90
.2
41
.0
1/8
56
.4
28
.2
16
.5

1/16
122
 
61
.1
27
.8
1/2
1/32
104
 
52
.1
30
.4

1/2
1/64
237
 
118
 
53
.8
1/16
75
.2
37
.6
22
.0

1/32
162
 
80
.8
36
.7
1/8
43
.1
21
.6
12
.6

Steel—Standard 5/8-inch Tool
Cast Iron—Standard 5/8-inch Tool

Depth of Cut
Feed
Soft

Steel
Medium

Steel
Hard

Steel
Depth of Cut
Feed
Soft

Cast Iron
Medium

Cast Iron
Hard

Cast Iron

1/16
1/64
548
 
274
 
125
 
3/32
1/32
160
 
80
.0
46
.6

1/32
358
 
179
 
81
.6
1/16
110
 
55
.0
32
.2

1/16
235
 
117
 
53
.3
1/8
75
.4
37
.7
22
.0

3/32
1/64
467
 
234
 
106
 
1/8
1/32
148
 
74
.0
43
.3

1/32
306
 
153
 
69
.5
1/16
104
 
51
.8
32
.0

1/16
200
 
100
 
45
.5
1/8
69
.6
34
.8
20
.3

3/32
156
 
78
 
35
.5
3/16
1/64
183
 
91
.6
68
.0

1/8
1/64
417
 
209
 
94
.8
1/32
135
 
67
.5
39
.4

1/32
273
 
136
 
62
.0
1/16
94
 
47
.0
27
.4

1/16
179
 
89
.3
40
.6
1/8
64
.3
32
.2
18
.8

3/32
140
 
69
.8
31
.7
1/4
1/64
171
 
85
.7
50
.1

3/16
1/64
362
 
181
 
82
.2
1/32
126
 
63
.2
36
.9

1/32
236
 
118
 
53
.8
1/16
87
.8
43
.9
25
.6

1/16
155
 
77
.4
35
.2
3/32
70
.4
35
.2
20
.6

1/4
1/64
328
 
164
 
74
.5
3/8
1/64
156
 
77
.8
45
.4

1/32
215
 
107
 
48
.8
1/32
116
 
57
.8
33
.8

3/8
1/64
286
 
143
 
65
.0
1/16
79
.7
39
.9
23
.3

 

[1]Cutting speeds for tools of
a good grade of high-speed steel, properly ground and heat-treated.—From Machinery's Handbook.

Средние скорости резания при точении. Скорость резания определяется главным образом твердостью обрабатываемого металла; видом стали, из которой изготовлен токарный резец; формой резца и его термической обработкой; подачей и глубиной прохода; тем, используется ли охлаждающая смазка на резце; мощностью станка, а также его конструкцией; поэтому невозможно дать какое-либо определенное правило для определения скорости, подачи или глубины прохода, поскольку они должны варьироваться в зависимости от существующих условий. Общее представление о скоростях, используемых в обычной практике машиностроительных мастерских, можно получить из следующих цифр:

Обычная машиностроительная сталь обычно обрабатывается со скоростью, варьирующейся от 45 до 65 футов в минуту. Для обычного серого чугуна скорость обычно варьируется от 40 до 50 футов в минуту; для отожженной инструментальной стали — от 25 до 35 футов в минуту; для мягкой желтой латуни — от 150 до 200 футов в минуту; для твердой бронзы — от 35 до 80 футов в минуту, причем скорость зависит от состава сплава. Хотя эти скорости тесно соответствуют общей практике, они могут быть превышены для многих операций обработки.

Наиболее экономичные скорости для заданной подачи и глубины прохода, определенные экспериментами, проведенными г-ном Ф. У. Тейлором, приведены в таблице «Скорости резания и подачи для токарных резцов». Скорости, приведенные в этой таблице, представляют собой результаты, полученные с помощью резцов из хорошей марки быстрорежущей стали, прошедшей надлежащую термическую обработку и правильно заточенной. Следует отметить, что скорость резания для чугуна намного ниже, чем для стали. Чугун режется с меньшим давлением или сопротивлением, чем мягкая сталь, но более низкая скорость, требуемая для чугуна, вероятно, объясняется тем фактом, что давление стружки концентрируется ближе к режущей кромке, в сочетании с тем фактом, что чугун изнашивает резец быстрее, чем сталь. Приведенные скорости выше тех, что обычно используются, и во многих случаях потребовалась бы более низкая скорость, чтобы предотвратить вибрацию или из-за какого-либо другого ограничивающего условия.

Факторы, ограничивающие скорость резания. Именно стойкость токарного резца, или продолжительность времени, в течение которого он будет эффективно резать без переточки, ограничивает скорость резания; а твердость обрабатываемого металла в сочетании с качеством резца — это два фактора, которые в значительной степени определяют время, в течение которого резец может использоваться до необходимости переточки. Скорость резания для очень мягкой стали или чугуна может быть в три или четыре раза выше, чем скорость для твердой стали или твердых отливок, но независимо от того, является ли материал твердым или мягким, необходимо также учитывать тип и качество используемого резца, так как скорость для резца из обычной углеродистой стали должна быть намного ниже, чем для резца из современной «быстрорежущей» стали.

Когда скорость резания слишком высока, даже если используется быстрорежущая сталь, вершина резца размягчается до такой степени из-за тепла, возникающего в результате давления и трения стружки, что режущая кромка разрушается за слишком короткое время. С другой стороны, когда скорость слишком мала, выделяемое тепло настолько незначительно, что оказывает мало влияния, и вершина резца затупляется, медленно изнашиваясь или стачиваясь под действием стружки. Хотя резец, работающий на такой низкой скорости, может использоваться сравнительно долго без переточки, это преимущество более чем компенсируется тем фактом, что требуется слишком много времени для удаления заданного количества металла, когда заготовка вращается так медленно.

Вообще говоря, скорость должна быть такой, чтобы можно было выполнить значительный объем работы до того, как резцу потребуется переточка. Очевидно, что невыгодно было бы точить резец каждые несколько минут, чтобы поддерживать высокую скорость резания; также не было бы экономично использовать очень низкую скорость и тратить значительное время на точение, просто чтобы сэкономить несколько минут, необходимых для заточки. Например, если нужно было выполнить ряд черновых проходов по тяжелому прутку или валу, время можно было бы сэкономить, работая на такой скорости, при которой резец пришлось бы затачивать (или заменять ранее заточенным резцом), когда он прошел бы половину пути по заготовке; то есть время, необходимое для заточки или смены резца, было бы коротким по сравнению с выигрышем, достигнутым за счет более высокой скорости работы. С другой стороны, могло бы быть более экономично работать немного медленнее и выполнять непрерывный проход по заготовке одним резцом.

Эксперименты г-на Тейлора привели к выводу, что, как правило, неэкономично использовать черновые резцы на скорости, настолько низкой, чтобы они служили более 1 1/2 часа без переточки; поэтому скорости, приведенные в таблице, на которую ссылались ранее, основаны на этой продолжительности времени между заточками. Иногда скорость работы не может быть такой высокой, как позволяет резец, из-за вибрации, которая часто возникает, когда станок старый и недостаточно массивный, чтобы поглощать вибрации, или когда в рабочих частях есть ненужный люфт. Форма используемого резца также влияет на скорость работы, и, поскольку необходимо учитывать так много вещей, правильная скорость резания лучше всего определяется экспериментально.

Правила расчета скоростей резания. Количество оборотов, необходимое для обеспечения любой желаемой скорости резания, можно найти, умножив скорость резания в футах в минуту на 12 и разделив произведение на окружность заготовки в дюймах. Выражая это в виде формулы, мы имеем

  C × 12
 R  =  ——— 
  πd

в которой

 R  =  revolutions per minute;
 C  =  the cutting speed in feet per minute;
 π  =  3.1416;
 d  =  the diameter in inches.

Например, если требуется скорость резания 60 футов в минуту, а диаметр заготовки составляет 5 дюймов, требуемая скорость будет найдена следующим образом:

  60 × 12  
 R  =  ————— 
 =  46 revolutions per minute.
  3.1416 × 5  

Если диаметр просто умножить на 3, а дробную часть опустить, расчет можно легко выполнить, и результат будет достаточно близким для практических целей. В случае, если требуется скорость резания для заданного количества оборотов и диаметра, можно использовать следующую формулу:

   Rπd 
 C  =  —— 
  12

Станочники, работающие на токарных станках, обычно не знают, какие скорости резания в футах в минуту используются для различных классов работ, а руководствуются исключительно прошлым опытом.

Подача резца и глубина прохода. Величина подачи и глубина прохода также варьируются, как и скорость резания, для различных условий. При точении мягкой машиностроительной стали подача в обычных условиях варьировалась бы от 1/32 до 1/16 дюйма на оборот. Для точения мягкого чугуна подачу можно было бы увеличить от 1/16 до 1/8 дюйма на оборот. Эти подачи относятся к довольно глубоким черновым проходам. Во многих случаях можно использовать более грубые подачи, особенно при точении крупных жестких деталей на мощном станке. Глубина чернового прохода по машиностроительной стали может варьироваться от 1/8 до 3/8 дюйма, а по чугуну — от 3/16 до 1/2 дюйма. Эти цифры предназначены просто для того, чтобы дать читателю общее представление о подачах и проходах, которые возможны в средних условиях.

Обычно для чугуна можно использовать более грубые подачи и большую глубину прохода, чем для мягкой стали, потому что чугун оказывает меньшее сопротивление точению, но в любом случае, при заданной глубине прохода, металл можно удалить быстрее, используя грубую подачу и необходимую более низкую скорость, чем используя мелкую подачу и более высокую скорость, которая возможна при уменьшенной подаче. Когда операция точения заключается просто в удалении металла, подача должна быть грубой, а проход — настолько глубоким, насколько это практически возможно. Иногда проход должен быть сравнительно легким, либо потому, что заготовка слишком хрупкая и пружинистая, чтобы выдержать нагрузку тяжелого прохода, либо станок не обладает достаточной тяговой мощностью. Трудность с легкими тонкими деталями заключается в том, что тяжелый проход может привести к изгибу обрабатываемой детали под нагрузкой, что заставит резец врезаться, что, вероятно, приведет к браку детали. Люнеты часто можно использовать для предотвращения пружинения гибких деталей, как объяснялось ранее, но существует много видов легких работ, к которым люнет нельзя применить с выгодой.

Рис. 15. Черновой проход — легкий чистовой проход и грубая подача

Величина подачи для чистового прохода может, по праву, быть как мелкой, так и грубой. Обычно для чистовой обработки стали используются мелкие подачи, особенно если деталь обладает хоть какой-то гибкостью, тогда как чистовые проходы по чугуну часто сопровождаются грубой подачей. Рис. 15 иллюстрирует подачи, которые часто используются при точении чугуна. На виде слева показан глубокий черновой проход, а на виде справа — чистовой проход. Используя широкую плоскую режущую кромку, установленную параллельно направлению движения резца, и грубую подачу для чистовой обработки, можно выполнить чистовой проход за сравнительно короткое время. Отливки, которые в черновом виде близки к чистовому размеру, часто можно выгодно обработать начисто за один проход широким резцом, при условии, что заготовка достаточно жесткая. Не всегда практически возможно использовать эти широкие резцы и грубые подачи, так как они иногда вызывают вибрацию, а при использовании на стали широкий резец имеет тенденцию врезаться или «зарываться», если обрабатываемая деталь не является жесткой. Однако тяжелые стальные детали иногда обрабатываются начисто таким образом. Современный метод чистовой обработки многих стальных деталей заключается в том, чтобы просто обточить их на токарном станке до размера, скажем, на 1/32 дюйма больше требуемого диаметра, и выполнить чистовой проход на круглошлифовальном станке.

Влияние смазочно-охлаждающей жидкости на скорость резания. При точении железа или стали можно использовать более высокую скорость резания, если струя содовой воды или другой охлаждающей смазки падает на стружку в месте ее отделения резцом. На самом деле, эксперименты показали, что скорость резания при использовании большой струи охлаждающей воды и резца из быстрорежущей стали может быть примерно на 40 процентов выше, чем при точении «насухо» или без охлаждающей смазки. Для обычных резцов из углеродистой стали выигрыш составлял около 25 процентов. Наиболее удовлетворительные результаты были получены при использовании струи, падающей с довольно низкой скоростью, но в большом объеме. Было обнаружено, что выигрыш в скорости резания за счет использования содовой воды или других подходящих жидкостей практически одинаков для всех марок стали, от самых мягких до самых твердых.

Чугун обычно точится «насухо» или без смазочно-охлаждающей жидкости. Однако эксперименты, проведенные для определения влияния подачи мощной струи охлаждающей воды на резец при точении чугуна, показали следующие результаты: скорость резания без воды — 47 футов в минуту; скорость резания с мощной струей воды — почти 54 фута в минуту; увеличение скорости — 15 процентов. Грязь, образующаяся при смешивании мелкой чугунной стружки со смазочно-охлаждающей жидкостью, является нежелательным фактором, который, по мнению многих, более чем перевешивает увеличение скорости резания, которое может быть получено.

Токарно-револьверные станки и автоматические токарные станки оснащены насосом и трубопроводом для подачи охлаждающей смазки к резцам непрерывной струей. Однако токарно-винторезные станки, используемые для общих работ, редко снабжаются таким оборудованием, и смазка, когда она используется, часто подается из бачка, установленного в задней части суппорта, имеющего носик, который выступает над резцом. Из-за неудобства использования смазки на токарно-винторезном станке сталь, как и чугун, часто точится «насухо», особенно когда деталь небольшая, а проходы легкие и сравнительно короткие.

Смазочные материалы, используемые для точения. Хороший сорт лярдного масла является отличной смазкой для использования при точении стали или ковкого железа, и он широко используется на автоматических винторезных станках, особенно тех, которые работают на сравнительно мелких деталях. Для некоторых видов работ, особенно когда используются высокие скорости резания, лярдное масло не так удовлетворительно, как содовая вода или некоторые из коммерческих смазочных материалов, потому что масло более вязкое и не проникает к режущей кромке с достаточной быстротой. Многие смазочные материалы, которые дешевле масла, широко используются на «автоматах» для общих операций обработки. Обычно они состоят из смеси кальцинированной соды (карбоната натрия) и воды, к которой добавляется какой-либо ингредиент, такой как лярдное масло или мягкое мыло, чтобы загустить или придать телу смазочному материалу.

Дешевая смазка для точения, фрезерования и т. д., которая широко использовалась, изготавливается в следующих пропорциях: 1 фунт кальцинированной соды, 1 кварта лярдного масла, 1 кварта мягкого мыла и достаточное количество воды, чтобы получить 10 или 12 галлонов. Эта смесь кипятится в течение получаса, предпочтительно путем пропускания через нее парового змеевика. Если раствор имеет неприятный запах, его можно устранить добавлением 2 фунтов негашеной извести. Мыло и сода в этом растворе улучшают смазывающее качество, а также предотвращают ржавление поверхностей. Для операций точения и нарезания резьбы, простого фрезерования, глубокого сверления и т. д. смесь равных частей лярдного масла и парафинового масла окажется очень удовлетворительной, причем парафин добавляется для уменьшения расходов.

Латунь или бронза обычно обрабатываются «насухо», хотя лярдное масло иногда используется для работы на автоматических винторезных станках. Баббит также обычно обрабатывается «насухо», хотя керосин или скипидар иногда используются при растачивании или развертывании. Если баббит растачивать «насухо», на вершине резца имеют тенденцию образовываться шарики металла, которые царапают обрабатываемую поверхность. Молоко обычно считается лучшей смазкой для обработки меди. Смесь лярдного масла и скипидара также используется для меди. Для алюминия можно использовать следующие смазочные материалы: керосин, смесь керосина и бензина, мыльную воду или «аквалайн» (одна часть) и воду (20 частей).

Лярдное масло как смазочно-охлаждающая жидкость. После использования в течение значительного времени лярдное масло, по-видимому, теряет некоторые из своих хороших качеств как охлаждающего состава. Для этого есть несколько причин: некоторые производители используют одно и то же масло снова и снова на различных материалах, таких как латунь, сталь и т. д. Это нежелательно, так как, когда лярдное масло использовалось на латуни, практически невозможно отделить от него мелкую пыль в центробежном сепараторе. Когда это загрязненное масло используется на стали, особенно там, где применяются быстрорежущие стали, оно не дает удовлетворительных результатов из-за того, что, когда режущий инструмент затупляется, мелкие частицы латуни «привариваются» к режущему инструменту и, таким образом, приводят к получению шероховатой поверхности. Наилучшие результаты от лярдного масла получают, поддерживая его в жидком состоянии и используя его на одних и тех же материалах — то есть не перенося масло со станка, на котором режется латунь, на тот, где оно будет использоваться по стали. Если масло всегда используется на одном и том же классе материала, оно не потеряет никаких своих хороших качеств.

Первичное лярдное масло почти бесцветно, имея бледно-желтый или зеленоватый оттенок. Точка затвердевания и другие характеристики масла зависят от температуры, при которой оно было отжато; зимнее лярдное масло содержит меньше твердых составляющих сала, чем то, которое отжато в теплое время года. Удельный вес не должен превышать 0,916; он иногда увеличивается за счет примесей, таких как хлопковое и кукурузное масла.

ГЛАВА III

ТОЧЕНИЕ КОНУСОВ — СПЕЦИАЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ — ПОДГОНКА

При токарных работах часто необходимо вытачивать детали коническими, а не прямыми или цилиндрическими. Если заготовка установлена в центрах, одним из методов точения конуса является смещение центра задней бабки относительно центра передней бабки. Когда оба этих центра находятся на одной линии, движение резца параллельно оси заготовки и, следовательно, получается цилиндрическая поверхность; но если задняя бабка h1 установлена со смещением, как показано на рис. 1, то заготовка будет выточена конической по мере перемещения резца от a к b, потому что ось x—x находится под углом к движению резца. Более того, величина конусности или разница между диаметрами на концах на заданную длину будет зависеть от того, насколько центр h1 смещен из центрального положения.

Рис. 1. Точение конусов методом смещения центров

Величина конусности обычно указывается на чертежах в дюймах на фут, или как разница в диаметре в точках, расположенных на расстоянии двенадцати дюймов друг от друга. Например, конусность детали, показанной на рисунке A на рис. 2, составляет 1 дюйм на фут, так как длина конической поверхности составляет ровно двенадцать дюймов, а разница между диаметрами на концах составляет 1 дюйм. Конический ролик, показанный на рисунке B, имеет общую длину 9 дюймов и коническую поверхность длиной 6 дюймов, и в этом случае конусность на фут также составляет 1 дюйм, так как имеется разница в 1/2 дюйма на длине 6 дюймов или 1 дюйм на вдвое большей длине. Когда известна конусность на фут, величину, на которую следует сместить центр задней бабки для точения этого конуса, можно легко оценить, но следует помнить, что настройка, полученная таким образом, не является абсолютно точной и предназначена только для приблизительного расположения центра. Когда конусность должна быть хоть сколько-нибудь точной, ее проверяют калибром или другими средствами после выполнения пробного прохода, как будет объяснено позже, и центр задней бабки перенастраивается соответствующим образом. Существуют также более точные методы установки центра, чем расчет величины смещения, но поскольку последний часто удобен, о нем будет сказано в первую очередь.

Рис. 2. Примеры обработки конусов

Установка центра задней бабки для точения конусов. — Предположим, что центр задней бабки необходимо установить для точения детали C (рис. 2) с конусностью приблизительно 1 дюйм на фут. В этом случае центр просто смещается к передней части станка на 1/2 дюйма, то есть на половину требуемой конусности на фут, поскольку общая длина заготовки составляет ровно 12 дюймов. Однако такая установка не будет правильной для всех деталей, требующих конусности 1 дюйм на фут, так как регулировка зависит не только от величины конусности, но и от общей длины детали.

Рис. 3. Детальный вид задней бабки токарного станка

Например, конический ролик B имеет конусность 1 дюйм на фут, но центр в данном случае должен быть смещен менее чем на половину конусности на фут, поскольку общая длина составляет всего 9 дюймов. Для длин, превышающих или меньших двенадцати дюймов, сначала следует найти конусность на дюйм; затем она умножается на общую длину детали (а не на длину конуса), что дает величину конусности для этой длины, и половина этой величины будет являться величиной смещения центра. Например, конусность на дюйм для детали B равна 1 дюйм, деленный на 12 = 1/12 дюйма. Общая длина 9 дюймов, умноженная на 1/12 дюйма = 3/4 дюйма, а 1/2 от 3/4 = 3/8 дюйма — это расстояние, на которое следует сместить центр задней бабки. В этом примере, если конусность на фут неизвестна, а даны только диаметры большого и малого концов конической части, сначала следует найти разность между этими диаметрами (2 1/2 - 2 = 1/2); затем эту разность нужно разделить на длину конуса (1/2 ÷ 6 = 1/12 дюйма), чтобы получить конусность на дюйм. Конусность на дюйм, умноженная на общую длину, представляет собой величину конусности, если бы она распространялась на всю длину, и половина этого значения равна смещению, которое составляет 3/8 дюйма.

Рис. 4. Коническая пробка и калибр

Пример точения конуса. — В качестве практического примера точения конуса предположим, что деталь A (рис. 4), которая была центрована и обточена начерно, как показано на рисунке, должна быть превращена в коническую пробку, как показано на B, для подгонки к кольцевому калибру C. Если требуемая конусность составляет 1 1/2 дюйма на фут, а общая длина равна 8 дюймам, центр задней бабки должен быть смещен на 1/2 дюйма.

Для регулировки задней бабки сначала ослабляются гайки N (рис. 3), а затем верхняя часть A смещается в сторону поворотом винта S. На некоторых задних бабках предусмотрены шкалы для измерения величины этой регулировки; если шкалы нет, проведите линию поперек подвижной и неподвижной частей A и B, когда задняя бабка установлена для цилиндрического точения. Смещение верхней линии относительно нижней покажет величину сдвига, которую можно измерить линейкой.

После выполнения регулировки гайки N затягиваются, и деталь, предназначенная для точения, с закрепленным на ней поводком устанавливается в центрах так же, как при цилиндрическом точении. Затем конический конец обтачивается, но до того, как он приблизится к чистовому размеру, деталь снимается и конусность проверяется путем вставки в калибр. Если отклонение велико, это можно почувствовать, так как конец, который слишком мал, будет качаться в отверстии. Предположим, что пробка имеет недостаточную конусность и с калибром контактирует только малый конец, как показано (несколько преувеличенно) на D; в этом случае центр следует сместить еще немного к передней части, тогда как если конусность слишком крутая, регулировка, разумеется, должна быть произведена в противоположном направлении. Затем снимается легкая стружка, после чего следует еще одна проверка. Если пробка входит в калибр настолько плотно, что нет ощутимого люфта, ее можно проверить более тщательно следующим образом: проведите три или четыре меловые линии вдоль конической поверхности, поместите деталь в калибр и поверните ее несколько раз. Меловые отметки покажут, соответствует ли конусность пробки конусности калибра; например, если конусность слишком велика, отметки будут стерты на большом конце, но если конусность правильная, линии будут частично стерты по всей своей длине.

Другой, более точный метод проверки конусов заключается в нанесении тонкого слоя берлинской лазури на половину конической поверхности в продольном направлении. Затем деталь вставляется в отверстие или калибр и поворачивается, чтобы отметить пятна контакта. Если конусность правильная, пятна контакта будут распределены равномерно, тогда как при неправильной конусности они появятся только на одном конце. Конические детали, которые должны плотно запрессовываться в отверстие, например, поршневой шток, можно проверить по расположению пятен контакта, возникающих при фактическом соприкосновении.

После того как конусность признана правильной, размер пробки уменьшается до тех пор, пока она не войдет в калибр, как показано на C. Чистовой проход должен оставить припуск чуть выше требуемого размера, чтобы гладкая поверхность могла быть получена опиливанием. Следует отметить, что при работе такого рода, особенно если требуется высокая точность, окончательная отделка часто выполняется шлифованием на обычном шлифовальном станке, а не опиливанием. При использовании этого метода токарный станок применяется только для черновой обточки детали до размера, близкого к окончательному.

Рис. 5. Установка детали для точения конуса с помощью калибра-скобы

Когда величина смещения центра задней бабки определяется расчетом, как в предыдущем примере, обычно требуется последующая небольшая корректировка, и деталь следует проверять до того, как она приблизится к чистовому размеру, чтобы в случае необходимости выполнения одного или нескольких пробных проходов оставалось достаточно материала. Если необходимо обточить несколько конических деталей с одинаковой конусностью, регулировку центра задней бабки придется менять, если только общая длина каждой детали и глубина центровых отверстий не одинаковы в каждом случае.

Рис. 6. Вид сбоку, показывающий относительное положение калибра и детали

Установка центра задней бабки с помощью калибровочного инструмента. — Еще один метод установки центра задней бабки для точения конуса проиллюстрирован на рис. 5. Конец поршневого штока двигателя должен быть выполнен коническим, как показано на A, с размерами a, b, c и d. Сначала он обтачивается при центрах, расположенных на одной линии, как на B. Конец d уменьшается до диаметра b до начала конуса, а затем обтачивается до диаметра a на длину конической части c. Затем центр задней бабки смещается «на глаз», а в резцедержателе закрепляется калибровочный инструмент. Этот инструмент, вид сбоку которого показан на рис. 6, имеет указатель p, который может свободно поворачиваться вокруг оси r; его следует установить примерно на ту же высоту, что и центр детали. Центр задней бабки регулируется до тех пор, пока этот указатель не коснется детали в положениях, показанных сплошными и пунктирными линиями на C (рис. 5); то есть до тех пор, пока указатель не будет касаться начала и конца конической части. Перемещение суппорта будет параллельно линии x—x, представляющей конус; следовательно, если начать подачу резца с малого конца, как показано пунктирными линиями на D, так чтобы вершина резца едва касалась детали, он также будет едва касаться ее при подаче в крайнее левое положение. Разумеется, если конусность будет сколько-нибудь крутой, потребуется более одного прохода.

Рис. 7. Получение регулировки центра задней бабки с помощью угольника

Если эти различные операции выполнены тщательно, можно получить довольно точный конус. Прямой конец d доводится до размера после того, как центр задней бабки возвращен в центральное положение. Некоторые механики протачивают канавки или пазы в начале и конце конической части, имеющие диаметры, равные наибольшей и наименьшей частям конуса; затем деталь устанавливается по этим канавкам с помощью калибровочного инструмента. Преимущество первого метода заключается в том, что большая часть металла удаляется, пока центры находятся на одной линии.

Установка центра задней бабки с помощью угольника. — Еще один метод регулировки задней бабки для точения конуса, который очень прост и исключает все вычисления, заключается в следующем: деталь, которую нужно сделать конической, сначала обтачивается цилиндрически или прямо на 3 или 4 дюйма своей длины после того, как концы были должным образом центрованы и подрезаны. Затем деталь снимается, а задняя бабка сдвигается вдоль станины до тех пор, пока расстояние a—b между крайними точками центров не станет ровно 1 фут. Затем центр смещается на расстояние b—c, равное половине требуемой конусности на фут, после чего параллельная планка D с ровными сторонами зажимается в резцедержателе. Затем деталь D устанавливается под прямым углом к линии, проходящей от одного центра до другого. Это можно удобно сделать, приложив 1-футовый угольник (желательно с подвижной головкой) к одной стороне D и регулируя последнюю в резцедержателе до тех пор, пока край E пера угольника не окажется точно на одной линии с обоими центрами. После установки деталь D следует тщательно зажать, чтобы предотвратить изменение положения. Угол между стороной D и воображаемой линией, перпендикулярной оси a—b, теперь равен половине угла требуемой конусности.

Рис. 8. Второй этап регулировки центра задней бабки с помощью угольника

Ось детали, которую нужно обточить, должна быть установлена параллельно линии E, что можно сделать, установив цилиндрическую поверхность, которая была предварительно обработана, под прямым углом к стороне D. Для этого деталь сначала помещается в центры, при необходимости сдвигая заднюю бабку вдоль станины; затем центр задней бабки регулируется в поперечном направлении до тех пор, пока обработанная цилиндрическая поверхность не станет перпендикулярна стороне D. Для проверки положения детали можно использовать небольшой слесарный угольник, как показано на рис. 8. Если длина детали меньше 1 фута, необходимо переместить центр к задней части станка, а если длина больше 1 фута, регулировка, разумеется, производится в противоположном направлении.

Конусная линейка. — Точение конусов путем смещения центра задней бабки имеет некоторые недостатки. Когда центры токарного станка не находятся на одной линии, как при установке для точения конусов, они неравномерно прилегают к центровым отверстиям детали, поскольку ось детали находится под углом к ним; это приводит к неравномерному износу центровых отверстий и снижению точности. Кроме того, регулировку центра задней бабки необходимо менять при точении одинаковых конусов, если только длина каждой детали и глубина центровых отверстий не одинаковы. Чтобы преодолеть эти недостатки, многие современные токарные станки оснащаются специальным устройством для точения конусов, известным как конусная линейка, которая позволяет сохранять центры станка на одной линии, как при цилиндрическом точении, и обеспечивает выполнение более точной работы.

Рис. 9. Конусная линейка токарного станка

Конусные линейки, как и токарные станки, несколько различаются по своей конструкции, но все они работают по одному и тому же принципу. Усовершенствованная форма конусной линейки проиллюстрирована на рис. 9 и 10. На рис. 9 показан вид сверху на суппорт токарного станка с установленной на нем линейкой, а на рис. 10 — вид в разрезе. Это устройство имеет кронштейн A, на котором установлена направляющая S, которую можно поворачивать вокруг центральной оси с помощью регулировочного винта D. Кронштейн A поддерживается и может свободно перемещаться по опоре B (см. также вид в разрезе), которая прикреплена к суппорту, а на одном конце кронштейна имеется зажим C, который при точении конусов крепится к станине станка. На направляющей S находится ползун F, соединенный с планкой E, которая проходит под поперечными салазками. Задний конец винта поперечной подачи соединен с этой планкой, и последняя зажимается на поперечных салазках, когда устройство находится в работе.

Рис. 10. Вид в разрезе конусной линейки

Когда необходимо обточить конус, суппорт перемещается напротив конической части, и зажим C крепится к станине; это удерживает кронштейн A и направляющую S неподвижно, так что суппорт с опорой B и ползуном F может перемещаться относительно направляющей. Если эта направляющая S установлена под углом, как показано, ползун при движении вдоль нее заставляет поперечные салазки и резец перемещаться внутрь или наружу, но если направляющая установлена параллельно направлению перемещения суппорта, поперечные салазки остаются неподвижными. Теперь, если резец при подаче вдоль детали также постепенно перемещается в поперечном направлении, он будет обтачивать конус, и поскольку это поперечное движение вызывается угловым положением направляющей S, различные конусности получаются путем установки направляющей в разные положения.

С помощью градуированной шкалы G на конце направляющей S показывается конусность, которая будет получена при любом угловом положении направляющей. На некоторых устройствах есть два набора делений: один дает конусность в дюймах на фут, а другой — в градусах. Хотя на чертежах конусность обычно указывается в дюймах на фут, иногда она указывается в градусах. Устройство настраивается для точения конусов путем регулировки направляющей S до тех пор, пока указатель p не окажется напротив деления или дробной части деления, представляющей конусность. Целые деления на шкале представляют конусность в дюймах на фут, а с помощью подразделений направляющую можно установить для точения дробных частей дюйма на фут. Когда направляющая S правильно установлена, она зажимается на кронштейне A гайками N. Планка E также зажимается на поперечных салазках болтом H, как было сказано ранее. Устройство отключается для цилиндрического точения простым ослаблением зажима C и болта H.

Рис. 11. Токарный станок с конусной линейкой, настроенный для растачивания конического отверстия в поршне двигателя

Применение конусной линейки. — Практические примеры токарных работ, иллюстрирующие использование конусной линейки, показаны на рис. 11 и 12. На рис. 11 показано, как растачивается коническое отверстие в головке поршня двигателя перед развертыванием. Отливка должна удерживаться либо в патроне C, либо на планшайбе, если она слишком велика для патрона. Боковая поверхность отливки (после того как она была «зажата») должна вращаться без биения, так же как и окружность, если только литое отверстие для штока не сильно смещено от центра, и в этом случае деталь следует сместить, чтобы распределить погрешность. Боковая поверхность отливки вокруг отверстия на небольшом участке подрезается начисто с помощью проходного отогнутого резца, после чего черновое литое отверстие растачивается обычным расточным резцом t, а затем доводится разверткой до точно заданного размера и конусности.

Рис. 12. Конусная линейка, настроенная для обточки конического конца поршневого штока

Эта конкретная конусная линейка настраивается на любую конусность, указанную на чертеже, путем ослабления гаек N и поворота направляющей S до тех пор, пока указатель P не окажется напротив того деления на шкале, которое соответствует конусности. После этого устройство готово к работе, когда болт H и гайки N затянуты, а зажим C закреплен на станине станка. Отверстие растачивается так же, как если бы оно было цилиндрическим, и по мере продвижения суппорта резец постепенно перемещается внутрь с помощью устройства. Если бы на станке не было конусной линейки, коническое отверстие можно было бы расточить с помощью верхних поворотных салазок суппорта.

Отверстие следует растачивать до размера, немного меньшего чистового, чтобы оставить припуск на развертывание. Когда развертка используется на токарном станке, ее внешний конец поддерживается центром задней бабки и должен иметь глубокое центровое отверстие. Станок при развертывании работает на очень низкой скорости, а развертка подается в деталь путем выдвижения пиноли задней бабки. Развертку можно удержать от вращения либо прикрепив к ее концу тяжелый поводок, либо, если конец квадратный, с помощью гаечного ключа, достаточно длинного, чтобы упереться в суппорт станка. Распространенный метод заключается в закреплении поводка на хвостовике развертки, а затем установке под него подручника, чтобы предотвратить вращение. Если хвостовик инструмента зажат в резцедержателе так, что поводок упирается в него, развертка не будет соскакивать с центра, как она стремится сделать; при такой компоновке суппорт постепенно перемещается вдоль по мере того, как пиноль задней бабки подается наружу. Некоторые развертки снабжены стопорными кольцами, которые упираются в обработанную сторону отливки, когда отверстие развернуто до нужного размера.

После операции развертывания отливка снимается из патрона, и в отверстие запрессовывается коническая оправка для обточки наружной поверхности поршня. Эта оправка должна вращаться без биения в своих центрах, иначе наружная поверхность поршня не будет соосна с расточенным отверстием. Поводковый хомутик, особенно для крупных деталей такого рода, должен быть тяжелым и жестким, так как легкие гибкие зажимы или хомутики вибрируют и часто вызывают дробление. Для такой тяжелой работы также предпочтительнее осуществлять привод в двух точках на противоположных сторонах планшайбы, но поводковые пальцы должны быть тщательно отрегулированы для обеспечения равномерного прилегания с обеих сторон.

Описанный выше метод обработки поршня — это тот, который обычно применяется при использовании стандартного токарно-винторезного станка, и он, возможно, был бы столь же экономичным, как и любой другой, если изготавливается только один поршень; но там, где такая работа выполняется в больших количествах, время можно сэкономить, действуя иначе. Например, операцию растачивания и развертывания можно было бы выполнить гораздо быстрее на токарно-револьверном станке, который является типом, предназначенным именно для такой работы, но токарно-револьверный станок нельзя использовать для такого широкого спектра токарных операций, как станок обычного типа. Существует также много других классов работ, которые можно быстрее выполнить на специальных типах станков, но поскольку для настройки этих специальных станков требуется больше или меньше времени и часто приходится изготавливать специальные инструменты, обычный токарный станок часто незаменим, когда требуется лишь несколько деталей; кроме того, он лучше приспособлен для некоторых токарных операций, чем любой другой станок.

Рис. 12 иллюстрирует, как конусная линейка используется для обточки конического сопряжения для конца поршневого штока со стороны крейцкопфа. Несмотря на то, что эта конусность соответствует конусности отверстия в поршне, направляющую S пришлось бы переустановить на соответствующее деление на противоположной стороне от центральной нулевой отметки, поскольку конусность отверстия уменьшалась в размере во время операции растачивания, тогда как шток имеет наименьший диаметр в начале прохода, поэтому резец должен перемещаться наружу, а не внутрь по мере продвижения. Коническая часть обтачивается практически так же, как цилиндрическая; то есть используется механическая подача, и по мере перемещения суппорта вдоль станины резец постепенно перемещается наружу с помощью конусной линейки.

Если шток подгоняется непосредственно к крейцкопфу (как это обычно бывает), приблизительный размер малого конца конуса можно определить с помощью калибра, установив его на размер отверстия на расстоянии от заплечика или торцевой стороны крейцкопфа, равном длине конического сопряжения на штоке. Если крейцкопф изначально был расточен под стандартный пробковый калибр, конусность на штоке можно было бы обточить с ориентацией на этот калибр, но, каким бы ни был метод, конусность следует проверить до того, как обтачивать слишком близко к чистовому размеру. Проверка выполняется путем снятия штока со станка и плотной запрессовки его в крейцкопф. Это показывает, насколько конусность близка к размеру, а когда шток выпрессовывается, пятна контакта показывают, является ли конусность точно правильной или нет. Если шток можно запрессовать до тех пор, пока заплечик не окажется, скажем, на 1/8 дюйма от торца крейцкопфа, значит, он достаточно близок к чистовому размеру, чтобы довести его опиливанием. При опиливании станок работает на гораздо более высокой скорости, чем при точении, и большую часть опиливания следует выполнять там, где пятна контакта наиболее выражены, чтобы распределить прилегание по всей длине конуса. При запрессовке или выпрессовке штока следует соблюдать осторожность, чтобы защитить центровые отверстия на концах, используя «мягкий» молоток или прикладывая кусок мягкого металла к торцу, по которому наносятся удары.

После того как конец со стороны крейцкопфа закончен, шток переворачивается в станке для обточки конца со стороны поршня. Хомутик зажимается на обработанном конце, желательно через кусок листовой меди, чтобы предотвратить повреждение поверхности. При обточке этого конца можно использовать либо развертку для поршня, либо замерить готовое отверстие в поршне. Размер и угол конуса проверяются путем запрессовки штока в поршень, и конец должен быть подогнан так, чтобы при плотной запрессовке заплечик как раз уперся в обработанный торец поршня. Когда конусность закончена, устройство отключается и выполняется чистовой проход по телу штока, если только он не будет доведен шлифованием, что является современным и наиболее экономичным методом.

Рис. 13. Вершина резца должна находиться в той же горизонтальной плоскости, что и ось детали при точении конуса

Высота резца при точении конусов. — Режущая кромка резца при точении конусов должна находиться на той же высоте, что и центр или ось детали, независимо от того, используется ли конусная линейка или нет. Важность этого станет очевидной, если обратиться к рис. 13. Чтобы обточить показанный конус, резец T должен быть отведен назад на расстояние x (при условии, что используется устройство) во время прохода на длину l. В качестве иллюстрации: если бы резец можно было установить так высоко, как точка a, при сохранении настройки устройства прежней, резец снова отвелся бы назад на расстояние x, проходя расстояние l, но большой конец оказался бы недоразмеренным (как показано пунктирной линией), если бы диаметры малых концов были одинаковыми в обоих случаях. Конечно, если бы вершина резца находилась лишь немного выше или ниже центра, возникающая ошибка также была бы небольшой. Резец можно легко установить по центру, сравнив высоту режущей кромки на вершине резца с одним из центров станка перед установкой детали в станок.

Рис. 14. Вид сверху, показывающий метод точения конуса с помощью верхних поворотных салазок суппорта

Точение конусов с помощью верхних поворотных салазок суппорта. — Величина конусности, которую можно получить путем смещения центра задней бабки и с помощью конусной линейки, ограничена, так как центры можно сместить только на определенное расстояние, а направляющую S (рис. 9) устройства нельзя повернуть за пределы определенного положения. Для крутых конусов верхние поворотные салазки суппорта E поворачиваются на требуемый угол и используются, как показано на рис. 14, где представлен вид сверху на суппорт, установленный для обточки клапана V. Эти поворотные салазки представляют собой верхние салазки, установленные на нижних или основных поперечных салазках D, и их можно повернуть в любое угловое положение, так что резец, который обычно перемещается либо вдоль, либо поперек станины, может подаваться под углом. Основание поворотных салазок градуировано в градусах, и положение этих делений показывает, на какой угол установлены верхние салазки. Предположим, что седло клапана V должно быть обточено под углом 45 градусов к оси или центру, как показано на чертеже на A, рис. 15. Чтобы установить поворотные салазки, сначала ослабляются гайки n с обеих сторон, которые жестко удерживают их на нижних салазках, а затем салазки поворачиваются до тех пор, пока деление 45 градусов не окажется точно напротив нулевой линии; после этого салазки затягиваются в этом положении. Затем выполняется проход по клапану путем вращения рукоятки w и подачи резца в направлении стрелки.

Рис. 15. Пример конической детали, обточенной с использованием поворотных салазок суппорта

В данном конкретном случае поворотные салазки установлены на тот же угол, который указан на чертеже, но это не всегда так. Если бы чертежник указал включенный угол 90 градусов, как показано на B, что было бы другим способом выражения, установка поворотных салазок, конечно, была бы такой же, как и раньше, то есть на 45 градусов, но количество градусов, отмеченное на чертеже, не соответствует углу, на который должны быть установлены салазки. В качестве другой иллюстрации предположим, что клапан должен быть обточен под углом 30 градусов к оси, как показано на C. В этом случае поворотные салазки были бы установлены не на 30 градусов, а на 60 градусов, потому что для того, чтобы обточить деталь под углом 30 градусов, салазки должны находиться на 60 градусов от своего нулевого положения, как показано. Из этого видно, что количество градусов, отмеченное на чертеже, не обязательно соответствует углу, на который должны быть установлены салазки, так как деления на салазках показывают количество градусов, на которое они перемещены из своего нулевого положения, соответствующего линии a—b. Угол, на который следует установить поворотные салазки, можно найти, когда чертеж размечен как на A или C, вычитанием заданного угла из 90 градусов. Когда задан включенный угол, как на B, вычтите половину включенного угла из 90 градусов, чтобы получить требуемую установку. Конечно, при использовании поворотных салазок центры станка устанавливаются на одной линии, как для цилиндрического точения, иначе угол будет неверным.

Правила расчета конусов

Given
To Find
Rule

The taper per foot.
The taper per inch.
Divide the taper per foot by 12.

The taper per inch.
The taper per foot.
Multiply the taper per inch by 12.

End diameters and length of taper in inches.
The taper per foot.
Subtract small diameter from large; divide by length of taper, and multiply quotient by 12.

Large diameter and length of taper in inches and taper per foot.
Diameter at small end in inches.
Divide taper per foot by 12; multiply by length of taper, and subtract result from large diameter.

Small diameter and length of taper in inches, and taper per foot.
Diameter at large end in inches.
Divide taper per foot by 12; multiply by length of taper, and add result to small diameter.

The taper per foot and two diameters in inches.
Distance between two given diameters in inches.
Subtract small diameter from large; divide remainder by taper per foot, and multiply quotient by 12.

The taper per foot.
Amount of taper in a certain length given in inches.
Divide taper per foot by 12; multiply by given length of tapered part.

 

Рис. 16. Дисковый калибр для точного измерения углов и конусов

Точное измерение углов и конусов. — Когда при измерении углов требуется высокая точность или при создании конусов, обычно используются диски. Принцип дискового метода измерения конусов заключается в том, что если два диска неодинаковых диаметров поместить либо в контакт, либо на определенном расстоянии друг от друга, линии, касательные к их перифериям, будут представлять угол или конус, степень которого зависит от диаметров двух дисков и расстояния между ними. Калибр, показанный на рис. 16, который является формой, обычно используемой для создания конусов или точного измерения углов, настраивается с помощью дисков. Этот калибр состоит из двух регулируемых линеек A и A1, которые находятся в контакте с дисками B и B1. Угол α или конусность между линейками, конечно, зависит от диаметров дисков и межосевого расстояния C, и поскольку эти три размера можно измерить точно, можно установить калибр на заданный угол с очень малыми допусками. Более того, если вести запись этих трех размеров, точную настройку калибра можно быстро воспроизвести в любое время. Для регулировки калибра этого типа можно использовать следующие правила.

Как найти межосевое расстояние для заданной конусности. — Когда задана конусность в дюймах на фут, для определения межосевого расстояния C. Правило: разделите конусность на 24 и найдите угол, соответствующий частному в таблице тангенсов; затем найдите синус, соответствующий этому углу, и разделите разность между диаметрами дисков на удвоенный синус.

Пример: калибр должен быть настроен на 3/4 дюйма на фут, а диаметры дисков составляют 1,25 и 1,5 дюйма соответственно. Найдите требуемое межосевое расстояние для дисков.

 0.75   
 ——  =  0.03125.
 24   

Угол, тангенс которого равен 0,03125, равен 1 градусу 47,4 минутам;

 sin 1° 47.4' = 0.03123; 1.50 - 1.25 = 0.25 inch;

 

 0.25   
 —————  =  4.002 inches = center distance C.

 2 × 0.03123   

Как найти межосевое расстояние для заданного угла. — Когда линейки должны быть установлены на заданный угол α, для определения межосевого расстояния C между дисками известного диаметра. Правило: найдите синус половины угла α в таблице синусов; разделите разность между диаметрами дисков на удвоенный этот синус.

Пример: если требуется угол α 20 градусов, а диски имеют диаметры 1 и 3 дюйма соответственно, найдите требуемое межосевое расстояние C.

 20   
 ——  =  10 degrees; sin 10° = 0.17365;
 2   

 

 3 - 1   
 —————  = 5.759 inches = center distance C.
 2 × 0.17365   

Как найти угол для заданной конусности на фут. — Когда известна конусность в дюймах на фут и требуется соответствующий угол α. Правило: разделите конусность в дюймах на фут на 24; найдите угол, соответствующий частному, в таблице тангенсов и удвойте этот угол.

Пример: какой угол α эквивалентен конусности 1 1/2 дюйма на фут?

 1.5   
 ——  =  0.0625. 
 24   

The angle whose tangent is 0.0625 equals 3 degrees 35 minutes,
nearly; then, 3 deg. 35 min. × 2 = 7 deg. 10 min.

Как найти угол для заданных размеров дисков. — Когда заданы диаметры большого и малого дисков и межосевое расстояние, для определения угла α. Правило: разделите разность между диаметрами дисков на удвоенное межосевое расстояние; найдите угол, соответствующий частному, в таблице синусов и удвойте угол.

Пример: если диаметры дисков составляют 1 и 1,5 дюйма соответственно, а межосевое расстояние равно 5 дюймам, найдите включенный угол α.

 1.5 - 1   
 ———  =  0.05.
 2 × 5   

The angle whose sine is 0.05 equals 2 degrees 52 minutes; then,
2 deg. 52 min. × 2 = 5 deg. 44 min. = angle α.

Рис. 17. Установка центрового керна на линию с осью шпинделя токарного станка с помощью индикатора

Использование центроискателя. — Центроискатель используется для установки центрового керна, положение которого соответствует центру или оси растачиваемого отверстия, на одну линию с осью шпинделя токарного станка. Для иллюстрации: если нужно расточить два отверстия, скажем, на расстоянии 5 дюймов друг от друга, небольшие керны с таким межосевым расстоянием размечаются как можно точнее. Затем один из этих кернов устанавливается по центру шпинделя токарного станка с помощью центроискателя, как показано на рис. 17. Этот индикатор имеет указатель A, конец которого конический и входит в керн. Указатель удерживается хвостовиком B, который закреплен в резцедержателе. Шарнир C, с помощью которого указатель крепится к хвостовику, является универсальным; то есть он позволяет указателю перемещаться в любом направлении. Теперь, когда проверяемая деталь вращается при работе станка, если центровой керн не находится на одной линии с осями шпинделя станка, очевидно, что внешний конец указателя A будет вибрировать, и поскольку шарнир C находится довольно близко к внутреннему концу, очень небольшая погрешность в расположении центрового керна вызовет заметное движение внешнего конца, как показано пунктирными линиями. Когда деталь отрегулирована так, что указатель остается практически неподвижным, керн находится по центру, и отверстие растачивается. Другой центровой керн затем устанавливается таким же образом для растачивания второго отверстия. Точность этого метода, конечно, зависит от расположения центровых кернов. Еще более точный способ установки деталей для растачивания отверстий на заданном межосевом расстоянии описан ниже:

Установка детали методом «кнопок». — Среди различных методов, используемых механиками и инструментальщиками для точного позиционирования деталей, таких как кондукторы и т. д., на планшайбе токарного станка, наиболее часто используемым является метод «кнопок». Эта схема названа так потому, что цилиндрические втулки или «кнопки» прикрепляются к детали в положениях, соответствующих отверстиям, которые нужно расточить, после чего они используются при позиционировании детали. Эти кнопки, которые обычно имеют диаметр около 1/2 дюйма, шлифуются и притираются до одного размера, а их торцы делаются перпендикулярными оси. Диаметр должен, предпочтительно, быть таким, чтобы радиус можно было легко определить, а отверстие через центр должно быть примерно на 1/8 дюйма больше крепежного винта, чтобы кнопку можно было смещать.

Рис. 18. Кондукторная плита с прикрепленными кнопками, готовая к растачиванию

В качестве иллюстрации практического применения метода кнопок мы кратко рассмотрим, как отверстия были бы точно обработаны в кондукторной плите на рис. 18. Сначала центры семи отверстий должны быть размечены приблизительно правильно обычными методами, после чего должны быть просверлены и нарезаны небольшие отверстия для зажимных винтов S. После того как кнопки B слегка зажаты на месте, они все устанавливаются в правильном соотношении друг с другом и с кондукторной плитой. Правильное расположение кнопок очень важно, так как их положение в значительной степени определяет точность работы. Определенный порядок действий, применимый во всех случаях, конечно, не может быть дан, так как характер работы, а также имеющиеся инструменты делают необходимым использование различных методов.

В данном конкретном случае три кнопки a, b и c должны быть установлены первыми, начиная с той, что в центре. Поскольку это центральное отверстие должно находиться на расстоянии 2,30 и 2,65 дюйма от обработанных сторон A и A1 соответственно, деталь сначала помещается на точную поверочную плиту, как показано; опирая ее сначала на одну из этих сторон, а затем на другую, и измеряя штангенрейсмусом, центральную кнопку можно точно установить. Кнопки a и c также устанавливаются на правильную высоту от стороны A1 с помощью штангенрейсмуса и в правильном соотношении с центральной кнопкой с помощью микрометра или штангенциркуля, измеряя габаритный размер x. При измерении таким образом диаметр одной кнопки вычитается для получения правильного межосевого расстояния. После того как кнопки a, b и c установлены на равном расстоянии от стороны A1 и в правильном соотношении друг с другом, остальные кнопки следует устанавливать радиально от центральной кнопки b и на нужном расстоянии друг от друга. Имея два микрометра или калибра, один настроенный на радиальный размер x, а другой на хордовое расстояние y, работу можно выполнить за сравнительно короткое время.

Рис. 19. Установка кнопки «на биение» перед растачиванием с помощью индикатора

После того как кнопки затянуты, все измерения должны быть тщательно проверены; затем деталь устанавливается на планшайбу токарного станка, и одна из кнопок, скажем b, устанавливается «на биение» с помощью индикатора, как показано на рис. 19. Когда конец этого индикатора (который является одним из многих типов, имеющихся на рынке) приводится в контакт с вращающейся кнопкой, вибрация указателя I показывает, насколько кнопка отклоняется от центра. Когда указатель остается практически неподвижным, показывая тем самым, что кнопка вращается без биения, ее следует снять. Затем отверстие просверливается почти до требуемого размера, после чего растачивается до чистового диаметра. Подобным образом индикатором проверяются остальные кнопки и отверстия растачиваются по одному за раз. Очевидно, что если каждая кнопка правильно расположена и установлена идеально точно на станке, различные отверстия будут расположены с требуемыми межосевыми размерами с очень малыми допусками.

Рис. 20. Проверка концентричности кнопки с помощью индикатора часового типа

Рис. 21. Сверление отверстия под втулку

На рис. 20 показано, как одна из кнопок, прикрепленных к плите, в которой нужно расточить три отверстия, устанавливается «на биение» или концентрично. Проиллюстрированный индикатор относится к типу часовых, причем любая ошибка в расположении кнопки показывается стрелкой на циферблате, имеющем деления, представляющие тысячные доли дюйма. На рис. 21 показано, как сверлится отверстие после снятия кнопки. Следует отметить, что сверло удерживается в патроне, конический хвостовик которого входит в пиноль задней бабки; это метод удержания небольших сверл. После сверления отверстие растачивается, как показано на рис. 22. Расточной резец должен иметь острую кромку, чтобы избежать отжима, и если деталь при закреплении нарушает балансировку планшайбы, рекомендуется восстановить баланс перед растачиванием с помощью противовеса, поскольку станок может вращаться довольно быстро при растачивании такого небольшого отверстия.

Рис. 22. Растачивание отверстия под втулку

Рис. 23. Пример детали, иллюстрирующий накопление погрешностей

При выполнении прецизионных работ такого рода степень точности будет зависеть от используемых инструментов, суждения и мастерства рабочего, а также от проявленной тщательности. Хорошее общее правило, которому следует следовать при установке втулок или кнопок, — использовать метод, который является наиболее прямым и требует наименьшего количества измерений. В качестве иллюстрации того, как могут накапливаться ошибки, предположим, что в кондукторной плите, показанной на рис. 23, нужно расточить семь отверстий так, чтобы они находились на одинаковом расстоянии друг от друга и на одной прямой линии. Кнопки можно выровнять с помощью линейки, и для упрощения дела будем считать, что они были отшлифованы и притерты до одного размера. Если диаметр кнопок сначала определяется измерением микрометром, а затем этот диаметр вычитается из межосевого расстояния x, разность будет расстоянием y между соседними кнопками. Теперь, если изготовить временный калибр длиной y, все кнопки можно установить практически на одинаковом расстоянии друг от друга, причем ошибка между любыми двумя соседними будет очень незначительной. Если, однако, измерить общую длину z по крайним кнопкам каким-либо точным способом, велика вероятность, что это расстояние не будет равно шестикратной величине x плюс диаметр одной кнопки, как должно быть, потому что даже очень небольшая ошибка в калибре для расстояния y постепенно накапливалась бы по мере установки каждой кнопки. Если бы имелся микрометр, который мог бы охватить две кнопки, измерения можно было бы проводить напрямую, и, несомненно, была бы получена большая точность. При работе такого рода, где имеется ряд отверстий, требующих точных габаритных размеров, при установке кнопок сначала следует проводить длинные измерения, при условии, конечно, наличия соответствующих средств для этого, а затем короткие. Например, в этом случае сначала следует установить крайние кнопки, затем центральную и, наконец, те, что для подразделений.

Рис. 24. Специальная оправка для обточки эксцентриков

Точение эксцентриков. — Когда одна цилиндрическая поверхность должна быть обточена эксцентрично по отношению к другой, как при обточке эксцентрика парового двигателя, обычно используется оправка с двумя комплектами центров, как показано на рис. 24. Расстояние x между центрами должно быть равно половине общего «хода» или эксцентриситета эксцентрика. Ступица эксцентрика обтачивается на центрах a—a, а эксцентричная поверхность — на смещенных центрах, как показано на рисунке. Иногда эксцентрики обтачиваются, будучи закрепленными на специальных приспособлениях, установленных на планшайбе.

При изготовлении эксцентриковой оправки смещенный центр на каждом конце должен быть размечен на радиальных линиях, которые можно провести поперек торцов оправки с помощью рейсмуса. Затем каждое центровое отверстие просверливается и развертывается на тот же радиус x, насколько это возможно. Равномерность расстояния x на каждом конце затем проверяется путем установки оправки на смещенные центры и вращения ее вручную с индикатором, контактирующим сначала с одним концом, а затем с другим. Величину смещения также можно проверить либо измерением от вершины резца, удерживаемого в резцедержателе, либо установив резец так, чтобы он едва касался оправки в крайних внутреннем и внешнем положениях, и отметив перемещение поперечных салазок по лимбу винта поперечной подачи.

Рис. 25. Обточка мотылевой шейки коленчатого вала двигателя на обычном токарном станке

Обточка коленчатого вала на токарном станке. — Еще один пример эксцентричного точения показан на рис. 25. Операция заключается в обточке мотылевой шейки коленчатого вала двигателя на обычном токарном станке. Основной вал сначала обтачивается начерно, пока поковка вращается на своих центрах C и C1, а концы обтачиваются для плотной посадки центровых кронштейнов A и A1. После того как стороны B и B1 щек кривошипа были подрезаны начерно, центровые кронштейны прикрепляются к концам вала, как показано на рисунке. Эти кронштейны имеют центры в D и D1 (расположенные на требуемом радиусе кривошипа), которые должны быть выровнены с черновым размером шейки при прикреплении кронштейнов, и рекомендуется вставить распорки E между кронштейнами и кривошипом, чтобы воспринимать осевое усилие центров станка. При такой поддержке поковки мотылевая шейка и внутренние стороны щек обтачиваются и подрезаются, при этом деталь вращается вокруг оси шейки. Токарные резцы должны выступать из резцедержателя достаточно далеко, чтобы кривошип мог свободно проходить при вращении. Из-за этого вылета резец должен быть как можно более массивным для обеспечения жесткости, и необходимо снимать сравнительно легкую стружку и действовать довольно осторожно. После чистовой обработки мотылевой шейки и внутренней части кривошипа центровые кронштейны снимаются, и основное тело вала, а также стороны B и B1 доводятся до чистового размера. Этот метод обточки коленчатых валов часто используется в общих ремонтных мастерских и т. д., особенно там, где новые валы не приходится обтачивать очень часто. Однако он медленный и неэффективный, и там, где коленчатые валы обтачиваются часто, используются специальные станки или приспособления.

Рис. 26. Токарный станок LeBlond со специальным оборудованием для обточки коленчатых валов

Специальный станок для коленчатых валов. — Станок, имеющий специальное оборудование для черновой обточки шеек коленчатых валов газовых двигателей, показан на рис. 26. Этот станок является типом для тяжелых условий эксплуатации, построенным компанией R. K. LeBlond Machine Tool Co. Он оснащен специальными регулируемыми приспособлениями передней и задней бабок, предназначенными для установки коленчатых валов с ходом до 6 дюймов. Резцы удерживаются в трехрезцовом револьверном резцедержателе, и для каждого резца предусмотрены индивидуальные поперечные упоры. Этот станок также имеет роликовый люнет для поддержки коленчатого вала; автоматические упоры для продольной подачи и насос для подачи смазочно-охлаждающей жидкости. Приспособление передней бабки установлено на планшайбе, закрепленной на шпинделе, и устроено так, что его можно регулировать для кривошипов с разным вылетом. Когда выполнена правильная регулировка для заданного вылета, салазки закрепляются четырьмя Т-образными болтами. Градуированная шкала и регулировочный винт позволяют выполнять точные настройки.

Вращающееся приспособление точно индексируется для установки различных мотылевых шеек на одну линию с центрами станка с помощью закаленного стального плунжера в салазках, который входит в закаленные втулки в приспособлении. Делительный механизм разделен так, что приспособление можно поворачивать на 120 или 180 градусов, что делает его регулируемым для 2-, 4- и 6-кривошипных валов. После индексации приспособление зажимается двумя Т-образными болтами, которые входят в круговой Т-образный паз. Вращающееся приспособление оснащено сменными разрезными втулками, которые можно заменять для соответствия коренным шейкам коленчатых валов разных размеров. Привод детали осуществляется V-образной деталью типа «ласточкин хвост» с ручной гайкой, которая также центрирует шейку по щеке или полотну. Кривошип удерживается в нужном положении шарнирным зажимом на приспособлении. Приспособление задней бабки также регулируется и установлено на пиноли, которая вращается во втулке в корпусе задней бабки. Регулировка выполняется таким же образом, как и на приспособлении передней бабки, также используются сменные разрезные втулки и шарнирный зажим.

Метод установки четырехкривошипного вала в патрон заключается в следующем: два приспособления выравниваются с помощью двух стопорных штифтов. Один из них расположен в передней бабке и входит в бушинг в большом планшайбе, а другой находится в задней бабке и входит в зацепление с приспособлением задней бабки. Коленчатый вал подается на станок с предварительно проточенными коренными шейками, зажимается с помощью упомянутого ранее откидного зажима и центрируется V-образным поводком. Затем стопорные штифты обоих приспособлений отводятся, и станок готов к обточке двух шеек. После их обработки приспособления снова выравниваются с помощью стопорных штифтов, два Т-образных болта приспособления передней бабки и откидной зажим на задней бабке освобождаются, делительный плунжер отводится, а приспособление передней бабки и коленчатый вал поворачиваются на 180 градусов или до тех пор, пока делительный плунжер не встанет на место. Затем коленчатый вал зажимается со стороны задней бабки, а вращающееся приспособление фиксируется двумя упомянутыми ранее Т-образными болтами. После отвода стопорных штифтов токарный станок готов к обточке двух противоположных шеек.

Рис. 27. Схемы расположения инструментов на станке LeBlond

Работа на специальном станке для коленчатых валов. Весь комплект оснастки этого станка (см. рис. 27) размещен на трехпозиционной револьверной головке. Метод обточки коленчатого вала заключается в следующем: сначала подводится токарный инструмент с закругленной вершиной до поперечного упора, как показано на виде в плане А, что обеспечивает требуемый диаметр. Затем включается подача, и инструмент перемещается вдоль шейки до тех пор, пока рычаг автоматического останова не взаимодействует с первым упором, что автоматически отключает подачу. После этого суппорт перемещается до жесткого упора с помощью маховика. Далее с помощью маховика поперечной подачи, действующего через телескопический винт, настраивается роликовый люнет, и подводятся галтельные инструменты, как показано в положении B. Они подводятся до упора, удаляя припуск, оставленный токарным инструментом, и обеспечивая требуемую ширину шейки и галтели правильного радиуса. Если коленчатый вал имеет прямые щеки, которые необходимо обработать, для подрезки щек на нужную ширину используются два инструмента, показанные в положении b. Во время этих последних операций вал поддерживается роликовым люнетом, что исключает любую возможность прогиба детали.

После того как одна шейка обработана описанным способом, люнет отводится в сторону, рычаг автоматического останова поднимается, суппорт перемещается к следующей шейке, и операция повторяется. Инструменты удерживаются на револьверной головке с помощью шпилек, их можно перемещать, а также быстро заменять другими инструментами для шеек разной ширины. Этот станок используется для черновой обточки шеек близко к требуемому размеру, а чистовая обработка выполняется на шлифовальном станке. Следует отметить, что многие коленчатые валы, особенно легких конструкций, используемые в сельскохозяйственной технике и т. д., вообще не подвергаются токарной обработке, а шлифуются из заготовки.

Рис. 28. (А) Сферическое точение с помощью верхней каретки суппорта. (B) Точение вогнутых поверхностей

Сферическое точение. Иногда возникает необходимость обточить сферическую поверхность на токарном станке. На схеме А, рис. 28, показано, как можно обточить небольшой шарообразный конец на детали, закрепленной в патроне. Суппорт станка регулируется так, чтобы ось, вокруг которой поворачивается верхняя каретка, находилась непосредственно под центром а. Болты, удерживающие поворотную часть, слегка ослабляются, чтобы позволить повернуть верхние салазки, как показано пунктирными линиями; это заставляет вершину инструмента двигаться по дуге вокруг центра а, и обтачивается сферическая поверхность. Необходимо снимать легкие стружки, иначе будет трудно поворачивать салазки вручную.

На схеме B показано, как можно обточить вогнутую поверхность. Поперечные салазки регулируются до тех пор, пока поворотная ось не окажется на линии центров станка, а суппорт перемещается вдоль станины до тех пор, пока горизонтальное расстояние между центром b поворотного устройства и торцом детали не станет равным желаемому радиусу вогнутой поверхности. Затем точение выполняется путем поворота верхней каретки, как показано пунктирными линиями. Салазки можно поворачивать более плавно, используя центр задней бабки для принудительного перемещения. Выступающая планка закрепляется поперек конца салазок в точке d, действуя как рычаг, а между этим рычагом и центром задней бабки помещается центрированная планка; затем, выдвигая пиноль задней бабки, салазки поворачиваются вокруг оси b. Соосность между поворотной осью и центрами станка можно проверить пробным проходом; если поворотная ось слишком сильно смещена вперед, инструмент не коснется обточенной поверхности при прохождении центра c, а если ось слишком сильно смещена назад, инструмент будет врезаться с задней стороны.

Рис. 29. Приспособление для сферического точения на токарно-винторезном станке

Приспособления для сферического точения. Когда сферическое точение должно выполняться неоднократно, иногда используются специальные приспособления. На рис. 29 показано приспособление, установленное на токарном станке для обточки сферических концов шаровых шарниров. Высота или радиус режущего инструмента и, следовательно, диаметр обтачиваемого шара регулируются с помощью винта А. Инструмент поворачивается по дуге при вращении рукоятки B, которая вращает червяк, находящийся в зацеплении с закрытым червячным колесом. Как видно, деталь удерживается в специальном патроне из-за своей неправильной формы.

Рис. 30. Приспособление для обточки сферического конца поршня бензинового двигателя

Другое приспособление для сферического точения показано на рис. 30. Оно используется для обработки концов поршней бензиновых двигателей. К поперечным салазкам приболчена планка А, несущая ролик, который прижимается к копирной пластине B мощной пружиной C. Копирная пластина B, прикрепленная к поперечине, закрепленной на направляющих станины станка, изогнута в соответствии с радиусом, требуемым на конце поршня, и когда инструмент подается в поперечном направлении при перемещении поперечных салазок, он следует по кривой пластины B. Поршень удерживается в специальном полом патроне, который центрирует его и жестко фиксирует.

В связи с токарными работами часто используются специальные приспособления и инструменты, особенно когда необходимо выполнить значительный объем однотипных работ; однако, если определенная деталь требуется в больших количествах, обычно экономичнее использовать какой-либо полуавтоматический или автоматический токарный станок, специально разработанный для серийного производства.

Рис. 31. Передний и задний инструменты, используемые для черновой обработки

Точение передним и задним инструментами. В обычной практике работы на токарно-винторезном станке используется один инструмент за раз, но некоторые станки оснащены резцедержателями спереди и сзади суппорта, так что два инструмента могут использоваться одновременно. На рис. 31 показан детальный вид станка, на котором используются передний и задний инструменты. Эти инструменты имеют вставные режущие пластины, а задний инструмент перевернут, так как вращение детали, разумеется, направлено вверх с задней стороны. Этот конкретный станок был разработан для выполнения тяжелых черновых проходов и обладает значительной мощностью привода.

Деталь, показанная на этой иллюстрации, представляет собой пруток из хромоникелевой стали, который подвергается черновой обработке для получения шпинделя фрезерного станка. Необходимо уменьшить диаметр прутка с 5 7/16 дюйма до 3 3/4 дюйма на длине 27 дюймов из-за наличия бурта на одном конце. Это уменьшение выполняется за один проход двумя инструментами с подачей 1/32 дюйма на оборот и скоростью 60 оборотов в минуту. Использование двух инструментов для таких тяжелых черновых проходов желательно, особенно когда детали требуются в больших количествах, поскольку усилие резания с одной стороны, которое стремится отклонить деталь, компенсируется усилием с противоположной стороны.

Иногда для токарного станка изготавливаются специальные резцедержатели, чтобы можно было использовать более одного инструмента для одновременной обточки различных поверхностей или диаметров, при этом инструменты устанавливаются в правильном соотношении друг к другу. Преимущество этого метода привело к созданию специального станка для многорезцового точения.

Рис. 32. Станок Lo-swing для многорезцовой обработки

Многорезцовый станок. Станок, показанный на рис. 32 (который выпускается компанией Fitchburg Machine Works и известен как Lo-swing), разработан специально для обточки валов, пальцев и поковок диаметром не более 3 1/2 дюймов. Он имеет два суппорта А и B, которые в сочетании со специальными резцедержателями позволяют одновременно обтачивать несколько различных диаметров. В передней части этого станка имеется автоматический упорный стержень C для выключения подачи, когда инструменты обточили поверхность на требуемую длину. Этот упорный стержень несет регулируемые упоры D, которые устанавливаются в соответствии с буртами и т. д. на детали. Сам стержень также регулируется в осевом направлении, так что инструменты, которые обычно располагаются группами по два или более (в зависимости от характера работы), могут быть выключены в точке ближе или дальше от передней бабки, как это может потребоваться из-за изменения глубины центровых отверстий. Например, если необходимо подать группу инструментов дальше к передней бабке после того, как они были автоматически выключены, весь стержень с его упорами регулируется на требуемую величину в этом направлении.

Калибр G, прикрепленный к поворотному рычагу, используется для установки упорного стержня относительно бурта рядом с концом детали, когда необходимо обработать другие части на заданном расстоянии от такого бурта или другой поверхности. Использование этого калибра будет объяснено более подробно позже. Охлаждающая смазочно-охлаждающая жидкость для инструментов подается через трубки E. Станок, показанный на иллюстрации, настроен для обточки прутков из стали Krupp. Необработанный пруток, а также уже обточенный можно увидеть справа. Простой цилиндрический пруток обтачивается на пять различных диаметров группами инструментов, установленных на обоих суппортах.

Рис. 33. Вид в плане, показывающий метод привода поворотного кулака и расположение инструментов

Примеры многорезцовой обработки. На рис. 33 и 34 показано, как станок Lo-swing используется для обточки поворотного кулака автомобиля. В этом случае используются четыре инструмента, при этом одновременно обтачиваются три цилиндрические поверхности и одна коническая поверхность. Для этой работы четыре инструмента установлены на одном суппорте. Коническая часть обтачивается вторым инструментом от передней бабки, который принудительно подается наружу по мере продвижения суппорта с помощью конусной линейки. Этот инструмент удерживается в специальном держателе и опирается на шаблон сзади, который имеет конусность, соответствующую обтачиваемому конусу. Этот шаблон прикреплен к планке, которая, в свою очередь, закреплена на неподвижном кронштейне, видимом в крайнем левом положении на рис. 33. Эта деталь обрабатывается за две операции, при этом настройка инструмента идентична для каждой операции, за исключением регулировок диаметра. Как показывают иллюстрации, три из четырех используемых инструментов применяются для прямого точения на разных диаметрах, в то время как четвертый обрабатывает конус.

Рис. 34. Вид в плане, показывающий метод привода поворотного кулака и расположение инструментов

Эти детали, представляющие собой черновые штампованные поковки, сначала доводятся до приблизительного размера. Когда возникает необходимость заточить инструменты, их переустанавливают, и те части, которые были подвергнуты черновой обработке, обтачиваются до чистового размера. Среднее время для первой операции, включающее пуск, остановку, точение и замену детали, составляет одну минуту, в то время как для второй операции с более тонкой подачей требуется в среднем две минуты. Деталь приводится во вращение втулкой S, которая надевается на шпиндель и удерживается в нужном положении обычным поводком, как показано на рисунке. Эта втулка имеет пазы для установки кулака, так что последний может быть легко и быстро заменен после завершения обработки.

Одной из интересных особенностей этой работы является метод расположения буртов на каждом кулаке на одинаковом расстоянии от отверстия H, которое просверливается заранее и в которое вставляется болт, на котором кулак поворачивается при сборке в автомобиле. Как только кулак установлен между центрами, в это отверстие вставляется плотно пригнанная пробка P (рис. 33), а рычаг индикатора с прикрепленным к нему калибром или кронциркулем G поворачивается в показанное положение. Упорный стержень, на котором предварительно были установлены упоры для правильного расстояния между буртами, затем регулируется в осевом направлении до тех пор, пока калибр G не коснется пробки P. Затем индикатор отводится в сторону, и деталь обтачивается. Если бы следующий кулак был центрирован, скажем, глубже, чем предыдущий, что, конечно, привело бы к его расположению ближе к передней бабке, очевидно, что все бурты были бы расположены дальше от обработанного отверстия, при условии, что положение упоров осталось бы прежним. Однако в таком случае их положение было бы изменено путем сдвига упорного стержня до тех пор, пока калибр G снова не коснулся бы пробки, тем самым расположив все упоры относительно отверстия. Поскольку регулировка упорного стержня изменяет положение конусного шаблона, а также упоров, очевидно, что и бурты, и конус в каждом случае обрабатываются на одинаковом расстоянии от отверстия. Соединение кронштейна (к которому прикреплен рычаг шаблона) с упорным стержнем четко показано на рис. 33. Этот кронштейн может быть либо зафиксирован на направляющих, либо отрегулирован для скольжения при перемещении упорного стержня.

Рис. 35. Первая и вторая операции на валу коробки передач автомобиля — станок Lo-swing

Деталь, показанная на рис. 35, представляет собой вал коробки передач автомобиля. В данном конкретном случае обтачиваются цилиндрические, конические и сферические поверхности. На верхнем виде схематично показано расположение инструментов и детали для первой операции. После того как вал «зацентрован» в точке А для люнета, прямая часть C и бурт B калибруются инструментами S и R, которые установлены на левом суппорте. Затем в бурте B инструментом R прорезается вогнутая канавка, после чего сферический конец D формируется специальным приспособлением, установленным на правом суппорте. Это приспособление по принципу действия такое же, как обычное приспособление для точения конусов, причем единственным практическим отличием является замена прямого шаблона на круговой шаблон T, используемый при конусной обработке.

После того как упомянутые поверхности были обработаны на ряде деталей, деталь переворачивается, а инструменты меняются, как показано на нижнем виде. Первым шагом во второй операции является обточка тела E вала инструментом T на левом суппорте. Затем обрабатываются конус F и прямая часть G, что завершает точение. Следует отметить, что при настройке станка для этой второй операции он переводится на конусное точение путем простой замены кругового шаблона на показанный прямой. Когда это конусное приспособление не используется, поворотный рычаг M, прикрепленный к кронштейну, отводится в сторону.

Метод привода этого вала заслуживает внимания. Используется поводковая планшайба с двумя приводными рычагами, каждый из которых опирается на штифт N, проходящий через отверстие в шпинделе. Поскольку концы этого штифта, к которым прилегает поводковая планшайба, скошены в противоположных направлениях, штифт поворачивается в своем отверстии, когда поводковая планшайба входит с ним в контакт, и автоматически устанавливается относительно двух приводных элементов поводковой планшайбы. Преимущество привода с помощью двухпальцевой поводковой планшайбы, как известно большинству механиков, заключается в выравнивании тенденции к прогибу тонких деталей во время их обточки.

Рис. 36. Конец оси, обточенный за один проход пятью показанными инструментами

На рис. 36 показана еще одна токарная операция на станке этого типа, где деталью в данном случае является задняя ось грузового автомобиля. Обточка этой детали является хорошим примером того класса работ, где важной особенностью является быстрое удаление металла. Как показывает гравировка, заготовка до обточки имеет диаметр 3 1/2 дюйма и уменьшается до минимального диаметра 1 1/16 дюйма. Этот металл снимается за один проход суппорта или за один проход пяти инструментов, а вес стружки, удаленной с каждого конца оси, составляет примерно 12 фунтов. Время, необходимое для собственно точения, составляет около 9 минут, в то время как общее время операции, которое включает установку тяжелой детали в станок, точение и снятие детали со станка, составляет 12 минут. Ось во время обточки вращается со скоростью 110 оборотов в минуту, и используется подача, эквивалентная 1 дюйму перемещения инструмента на 60 оборотов детали. Следует заметить, что на этой детали также используется конусное приспособление, при этом конус обтачивается вторым инструментом слева. Поскольку ось оснащена роликовыми подшипниками, было признано целесообразным обработать подшипниковую часть отдельной операцией; поэтому в показанной операции ось просто подвергается черновой обточке довольно близко к чистовым размерам, оставляя достаточно материала для легкого чистового прохода.

Рис. 37. Токарный инструмент для накатки с тремя парами накатных роликов — грубыми, средними и мелкими

Накатка на токарном станке. Накатка выполняется либо для создания шероховатой поверхности, за которую можно крепко держаться рукой, либо для получения декоративного эффекта. Ручки калибров и других инструментов часто подвергаются накатке, а винты с накатанной головкой, используемые на приборах и т. д., обычно имеют накатанные края. Накатанная поверхность состоит из ряда мелких гребней или выступов ромбовидной формы и создается на токарном станке с помощью инструмента, подобного показанному на рис. 37, который является одним из нескольких различных конструкций, находящихся в обычном использовании. Накатка выполняется двумя накатными роликами A и B, имеющими зубья или гребни, которые наклонены вправо на одном ролике и влево на противоположном ролике, как показано на виде с торца. Когда эти два ролика прижимаются к детали во время ее вращения, один ролик формирует ряд левых гребней, а другой ролик — правых гребней, которые пересекаются и образуют ромбовидную накатку, которая обычно используется.

Если поверхность, подлежащая накатке, шире, чем накатные ролики, следует включить механическую подачу станка и перемещать накатной инструмент вперед и назад до тех пор, пока ромбовидные выступы не будут хорошо сформированы. Чтобы предотвратить образование двойного набора выступов, подавайте накатной ролик с значительным давлением в начале, затем частично ослабьте давление перед включением механической подачи. При накатке используйте масло.

Накатные ролики, обычно используемые для токарных работ, имеют спиральные зубья, и обычно существует три класса, известных как грубые, средние и мелкие. Обычно используется средний шаг. Зубья грубых накатных роликов имеют угол спирали 36 градусов, а шаг накатки (измеренный параллельно оси детали) должен составлять около 8 на дюйм. Для средних накатных роликов угол спирали составляет 29 1/2 градусов, а шаг, измеренный как прежде, — 12 на дюйм. Для мелких накатных роликов угол спирали составляет 25 3/4 градусов, а шаг — 20 на дюйм. Накатные ролики должны иметь диаметр около 3/4 дюйма и ширину 3/8 дюйма. При изготовлении по этим размерам грубые накатные ролики имеют 34 зуба; средние — 50 зубьев; а мелкие — 80 зубьев.

Конкретный инструмент, показанный на рис. 37, имеет три пары накатных роликов с грубым, средним и мелким шагом. Они установлены во вращающемся держателе, который не только служит для установки требуемого набора роликов в рабочее положение, но и позволяет каждому ролику прижиматься к поверхности с одинаковым давлением. Вогнутые накатные ролики иногда используются для накатки закругленных краев на головках винтов и т. д.

Приспособление для затылования. Некоторые токарные станки, особенно те, которые используются в инструментальных цехах, оснащены приспособлениями для затылования, которые используются для «отвода» зубьев фрез, метчиков, червячных фрез и т. д. Если необходимо изготовить фрезу специальной формы, заготовка фрезы сначала обтачивается до требуемой формы специальным инструментом, имеющим режущую кромку, соответствующую форме или профилю изготавливаемой фрезы. Затем заготовка фрезеруется или прорезается для формирования зубьев, после чего вершины зубьев затылуются или отводятся назад, чтобы обеспечить зазор для режущих кромок. Формовочный инструмент, используемый для обточки заготовки, устанавливается в соответствии с обточенной поверхностью, а зубья затылуются в результате возвратно-поступательного движения, передаваемого суппорту инструмента приспособлением для затылования. Движение суппорта инструмента регулируется таким образом, чтобы инструмент встречал переднюю часть каждого зуба, а обратное движение начиналось сразу после того, как инструмент покидает задний конец зуба.

Рис. 38. Приспособление для затылования Hendey, установленное на токарном станке

Эти приспособления несколько различаются по своей конструкции и расположению, но принцип их работы схож. На рис. 38 показано приспособление для затылования Hendey, установленное на токарном станке. Кронштейн, несущий зубчатую передачу А, через которую приводится в действие приспособление, установлен на основной коробке передач станка, а специальный суппорт B, используемый при затыловании, помещается на поперечные салазки после снятия обычной верхней каретки. Шестерни в точке А меняются в соответствии с количеством канавок или прорезей в фрезе, метчике или другом инструменте, который необходимо затыловать. Если мы предположим, что деталь представляет собой фасонную фрезу, имеющую девять зубьев, то с этим конкретным приспособлением шестерня с 90 зубьями была бы помещена на «шпильку», а шестерня с 40 зубьями — на кулачковый вал, при этом две шестерни соединены промежуточной шестерней с 60 зубьями. При такой комбинации зубчатых передач суппорт инструмента перемещался бы внутрь и наружу девять раз за каждый оборот детали, так что инструмент мог бы затыловать вершину каждого зуба. (Зубчатая передача, которую следует использовать для различного количества канавок, показана на индексной табличке на приспособлении.) Величина затылования варьируется в соответствии с выполняемой работой с помощью зубчатой муфты, которая позволяет изменять относительное положение между эксцентриком, приводящим в действие суппорт инструмента, и кулачковым рычагом, тем самым удлиняя или укорачивая возвратно-поступательный ход инструмента.

Рис. 39. Затылование фасонной фрезы

Применение приспособления для затылования. Некоторые типичные примеры видов работ, для которых используется приспособление для затылования, показаны на рис. с 39 по 42 включительно. На рис. 39 показано, как затылуется фасонная фреза. Суппорт инструмента устанавливается под прямым углом к оси детали, и инструмент перемещается внутрь по мере прохождения каждого зуба и наружу при пересечении пространств или канавок между зубьями. В результате этого движения вершины зубьев затылуются эксцентрично, но форма или профиль остаются одинаковыми от передней до задней части зуба; следовательно, фреза, которая была затылована таким образом, может многократно перетачиваться без изменения профиля зубьев, при условии, что передние грани заточены так, чтобы лежать в радиальной плоскости.

При затыловании скорость резания должна быть намного меньше, чем при точении, чтобы дать суппорту инструмента время для правильной работы. Рекомендуется максимум 180 зубьев в минуту, и, если используются широкие формовочные инструменты, может быть целесообразно снизить скорость настолько, чтобы затыловалось только 8 зубьев в минуту. Также важно использовать инструмент с острой кромкой, а суппорт инструмента должен работать свободно, но быть плотно подогнанным к «ласточкиному хвосту» нижних салазок. Перед началом затылования зубьев хорошей практикой является окрашивание детали либо путем нагревания, либо путем погружения в крепкий раствор сульфата меди. Это позволит четко видеть процесс резания инструмента, чтобы вовремя остановить затылование.

Рис. 40. Затылование стороны угловой фрезы

На рис. 40 показан метод затылования зубьев угловой фрезы. Для операции такого рода суппорт инструмента поворачивается под прямым углом к стороне, которую необходимо затыловать. Благодаря использованию дополнительного универсального шарнира и подшипника, позволяющих поворачивать суппорт инструмента на угол 90 градусов, можно затыловать зубья зенкеров и т. д. на торцах. Когда приспособление используется для затылования внутренних поверхностей, таких как полые фрезы и резьбонарезные плашки, эксцентрик, управляющий ходом суппорта инструмента, устанавливается так, чтобы движение затылования было направлено от оси фрезы, а не к ней. Это изменение производится с помощью упомянутой ранее зубчатой муфты, которая соединяет кулачковый рычаг и качающийся вал, причем последний поворачивается за нулевую отметку по часовой стрелке настолько, насколько это необходимо для получения желаемой величины хода. Для внутренних работ также необходимо изменить положение противодействующей пружины суппорта инструмента, чтобы она прижималась к концу суппорта и предотвращала врезание инструмента в деталь.

Рис. 41. Затылование метчика с правой резьбой

На рис. 41 показано, как затылуется метчик с правой резьбой. Обычная практика заключается в том, чтобы сначала установить инструмент так же, как для нарезания резьбы. Затем движение суппорта инструмента регулируется так, чтобы инструмент при прямом ходе встречал переднюю часть каждого зуба и начинал обратный ход, как только инструмент покидает конец ленточки или вершину зуба. Метчики с левой резьбой можно затыловать двумя различными методами. При первом методе резание начинается у режущей кромки каждого зуба и заканчивается у «пятки», при этом инструмент перемещается внутрь к центру детали. При втором методе резание начинается у пятки и прекращается у режущей кромки, при этом инструмент отводится от детали во время резания. При использовании первого метода метчик должен быть установлен острием к передней бабке, а хвостовик должен поддерживаться центром задней бабки. Это делается путем обеспечения удлинения или гладкого конца на острие метчика, достаточно длинного для удержания поводковой планшайбы. При втором методе метчик удерживается между центрами так же, как и метчик с правой резьбой, но ход суппорта инструмента устанавливается так же, как для внутреннего затылования.

Рис. 42. Затылование червячной фрезы со спиральными канавками

Затылование червячных фрез или метчиков со спиральными канавками. С помощью этого приспособления можно также затыловать метчики или червячные фрезы, имеющие «спиральные» или винтовые канавки. (Спиральная канавка предпочтительнее той, которая параллельна оси, поскольку в первом случае инструмент имеет режущие кромки, которые перпендикулярны зубьям; это особенно важно, когда шаг резьбы червячной фрезы или метчика значителен.) При затыловании деталей со спиральными канавками (как показано на рис. 42) сначала определяются шаг спирали и шестерни, необходимые для привода приспособления. После того как приспособление настроено на количество канавок и для компенсации спирали, включается ходовой винт, и операция затылования выполняется так же, как если бы канавки были прямыми. Суппорт не следует отключать от ходового винта после начала резания, инструмент возвращается путем реверсирования токарного станка.

При настройке приспособления для затылования метчика или червячной фрезы со спиральными канавками шестерни выбираются не для фактического количества канавок по окружности, а для несколько большего числа, которое зависит от шага резьбы червячной фрезы и шага спиральных канавок. Предположим, что червячная фреза имеет 6 спиральных канавок и что приспособление настроено на это число. Результатом будет то, что по мере продвижения инструмента вдоль резьбы он не будет оставаться «в ногу» с зубьями, потому что грани зубьев лежат вдоль спирали (или винтовой линии, что является правильным названием для этой кривой); другими словами, инструмент вскоре будет двигаться слишком поздно, чтобы начать резание в нужное время, и для компенсации этого приспособление настраивается так, чтобы инструмент совершал большее количество ходов за оборот детали, чем фактическое количество канавок по окружности.

С этим приспособлением выбираются две шестерни, указанные на индексной табличке для фактического количества канавок, а затем добавляются две компенсирующие шестерни, образуя таким образом сложную зубчатую передачу. Передаточное отношение R этих компенсирующих шестерен определяется следующим образом:

   r + 1 
 R  =  ——— 
   r 

in which

 r  =  L ÷ l; 
 L  =  lead of spiral;
 l  =  lead of hob thread. 

Например, если червячная фреза имеет шаг по окружности 3,25, однозаходную резьбу с шагом 0,75 дюйма и 6 спиральных канавок, какие компенсирующие шестерни потребуются?

Шаг L спиральных канавок сначала определяется путем деления квадрата окружности C червячной фрезы по делительной линии на шаг l резьбы червячной фрезы. Таким образом, шаг L = C^2 ÷ l, или, в данном случае, L = 3,25^2 ÷ 0,75 = 14 дюймов, приблизительно. Затем r = 14 ÷ 0,75 = 18 2/3. Подставляя эти значения в формулу для отношения R,

 
 
182/3 + 1 
 
 192/3 
 
192/3 × 3 
 
 59 

 R 
 = 
 ———— 
 = 
 ——— 
 = 
 ———— 
 = 
 —— 

 
 
182/3
 
182/3
 
182/3 × 3
 
 56 

Следовательно, компенсирующие шестерни будут иметь 56 и 59 зубьев соответственно, причем последняя является ведущей. Поскольку шестерни для 6 канавок, указанные на обычной индексной табличке, — это шестерня шпильки 60 зубьев, шестерня кулачкового вала 40 зубьев, вся зубчатая передача будет выглядеть следующим образом: шестерня на шпильке 60; ведомая промежуточная шестерня 56; ведущая промежуточная шестерня 59; шестерня кулачкового вала 40. Понятно, что положение ведущих или ведомых шестерен можно менять местами, не влияя на передаточное отношение.

Классы посадок, используемые в машиностроении. При сборке деталей машин необходимо, чтобы некоторые элементы соединялись плотно, тогда как другие детали, такие как валы и т. д., должны иметь возможность свободно перемещаться или вращаться относительно друг друга. Точность, требуемая для посадки, варьируется для различных классов работ. Вал, вращающийся в подшипнике, должен быть немного меньше подшипника, чтобы оставалось место для пленки смазки. Кривошипный палец, который должен быть запрессован в кривошипный диск, делается немного больше по диаметру, чем отверстие, для обеспечения плотной посадки. Когда требуется очень точная посадка между двумя цилиндрическими деталями, которые должны быть собраны без давления, диаметр внутренней детали делается максимально близким к диаметру внешней детали. В обычном машиностроении используется пять классов посадок, а именно: скользящая посадка, ходовая посадка, прессовая посадка, посадка с натягом и горячая посадка. Скользящая посадка, как следует из названия, используется, когда детали должны вращаться; ходовая посадка недостаточно свободна для вращения; другие упомянутые классы используются для сборки деталей, которые должны удерживаться в фиксированных положениях.

Посадки с натягом. Это термин, используемый, когда палец, вал или другая цилиндрическая деталь запрессовывается в отверстие немного меньшего диаметра с помощью гидравлического пресса или других средств. Как правило, посадки с натягом ограничиваются деталями малого и среднего размера, в то время как горячие посадки не имеют таких ограничений и особенно применимы, когда требуется максимальный «захват» или когда (как в производстве артиллерийских орудий) требуются точные результаты относительно интенсивности напряжений, возникающих в соединяемых деталях. Правильный допуск для посадки с натягом зависит от массы металла, окружающего отверстие, размера детали, вида и качества материала, из которого состоят детали, а также от гладкости и точности пальца и отверстия. Когда палец или другая деталь запрессовывается в отверстие во второй раз, допуск для данного тоннажа следует несколько уменьшить, поскольку поверхность отверстия более гладкая, а металл более компактный. Давление, требуемое при сборке посадки с натягом, также будет варьироваться для литых ступиц одного и того же размера, если они не одинаковы по твердости. Кроме того, существует человеческий фактор, который очень заметен в работах такого рода; следовательно, данные и формулы для допусков посадок с натягом должны быть общими в своем применении.

Допуски для различных классов посадок

(Newall Engineering Co.)

Class
Tolerances in Standard Holes[1]

Nominal Diameters
Up to 1/2"
 9/16" - 1" 
 11/16" - 2" 
 21/16" - 3" 
 31/16" - 4" 

A
High Limit
+
0.0002
+
0.0005
+
0.0007
+
0.0010
+
0.0010

Low Limit
-
0.0002
-
0.0002
-
0.0002
-
0.0005
-
0.0005

Tolerance
 
0.0004
 
0.0007
 
0.0009
 
0.0015
 
0.0015

B
High Limit
+
0.0005
+
0.0007
+
0.0010
+
0.0012
+
0.0015

Low Limit
-
0.0005
-
0.0005
-
0.0005
-
0.0007
-
0.0007

Tolerance
 
0.0010
 
0.0012
 
0.0015
 
0.0019
 
0.0022

Allowances for Forced Fits

F
High Limit
+
0.0010
+
0.0020
+
0.0040
+
0.0060
+
0.0080

Low Limit
+
0.0005
+
0.0015
+
0.0030
+
0.0045
+
0.0060

Tolerance
 
0.0005
 
0.0005
 
0.0010
 
0.0015
 
0.0020

Allowances for Driving Fits

D
High Limit
+
0.0005
+
0.0010
+
0.0015
+
0.0025
+
0.0030

Low Limit
+
0.0002
+
0.0007
+
0.0010
+
0.0015
+
0.0020

Tolerance
 
0.0003
 
0.0003
 
0.0005
 
0.0010
 
0.0010

Allowances for Push Fits

P
High Limit
-
0.0002
-
0.0002
-
0.0002
-
0.0005
-
0.0005

Low Limit
-
0.0007
-
0.0007
-
0.0007
-
0.0010
-
0.0010

Tolerance
 
0.0005
 
0.0005
 
0.0005
 
0.0005
 
0.0005

Allowances for Running Fits[2]

X
High Limit
-
0.0010
-
0.0012
-
0.0017
-
0.0020
-
0.0025

Low Limit
-
0.0020
-
0.0027
-
0.0035
-
0.0042
-
0.0050

Tolerance
 
0.0010
 
0.0015
 
0.0018
 
0.0022
 
0.0025

Y
High Limit
-
0.0007
-
0.0010
-
0.0012
-
0.0015
-
0.0020

Low Limit
-
0.0012
-
0.0020
-
0.0025
-
0.0030
-
0.0035

Tolerance
 
0.0005
 
0.0010
 
0.0013
 
0.0015
 
0.0015

Z
High Limit
-
0.0005
-
0.0007
-
0.0007
-
0.0010
-
0.0010

Low Limit
-
0.0007
-
0.0012
-
0.0015
-
0.0020
-
0.0022

Tolerance
 
0.0002
 
0.0005
 
0.0008
 
0.0010
 
0.0012

 

[1] Допуск для отверстий, которые могут быть получены обычными стандартными развертками, предусмотрен в двух классах, А и B, выбор которых является вопросом решения пользователя и зависит от качества требуемой работы; некоторые предпочитают использовать класс А в качестве рабочих пределов, а класс B — в качестве контрольных пределов.

[2] Ходовые посадки, которые требуются наиболее часто, делятся на три класса: класс X для двигателей и других работ, где требуются легкие посадки; класс Y для высоких скоростей и хороших средних машиностроительных работ; класс Z для точных инструментальных работ.

Допуск для посадок с натягом. Допуск на дюйм диаметра обычно варьируется от 0,001 до 0,0025 дюйма, при этом 0,0015 является вполне средним значением. Обычно допуск на дюйм уменьшается по мере увеличения диаметра; таким образом, общий допуск для диаметра 2 дюйма может составлять 0,004 дюйма, тогда как для диаметра 8 дюймов общий допуск может составлять не более 0,009 или 0,010 дюйма. В некоторых цехах допуск делается практически одинаковым для всех диаметров, так как увеличенная площадь поверхности больших размеров дает достаточное увеличение давления. Детали, собираемые с помощью посадок с натягом, обычно делаются цилиндрическими, хотя иногда они бывают слегка коническими. Преимущества конической формы заключаются в том, что уменьшается возможность истирания сопрягаемых поверхностей; требуется меньшее давление при сборке; и детали легче разделяются при необходимости замены. С другой стороны, коническая посадка менее надежна, потому что, если она ослабнет, вся посадка станет свободной при небольшом осевом перемещении. Перед сборкой на палец и отверстие следует нанести смазку, например, смесь белил и лярда до консистенции краски, чтобы уменьшить тенденцию к истиранию.

Давление для посадок с натягом. Давление, требуемое для сборки цилиндрических деталей, зависит не только от допуска для посадки, но и от площади сопрягаемых поверхностей, при этом давление увеличивается пропорционально расстоянию, на которое запрессовывается внутренняя деталь. Приблизительное предельное давление в фунтах можно определить с помощью следующей формулы в сочетании с прилагаемой таблицей «Коэффициенты давления».

Коэффициенты давления

Diameter, Inches
Pressure Factor
Diameter, Inches
Pressure Factor
Diameter, Inches
Pressure Factor
Diameter, Inches
Pressure Factor
Diameter, Inches
Pressure Factor

1
500
31/2
132
6
75
9
48.7
14
30.5

11/4
395
33/4
123
61/4
72
91/2
46.0
141/2
29.4

11/2
325
4
115
61/2
69
10
43.5
15
28.3

13/4
276
41/4
108
63/4
66
101/2
41.3
151/2
27.4

2
240
41/2
101
7
64
11
39.3
16
26.5

21/4
212
43/4
96
71/4
61
111/2
37.5
161/2
25.6

21/2
189
5
91
71/2
59
12
35.9
17
24.8

23/4
171
51/4
86
73/4
57
121/2
34.4
171/2
24.1

3
156
51/2
82
8
55
13
33.0
18
23.4

31/4
143
53/4
78
81/2
52
131/2
31.7
....
....

Предполагая, что A = площадь сопрягаемой поверхности; a = общий допуск в дюймах; P = требуемое предельное давление в тоннах; F = коэффициент давления, основанный на предположении, что диаметр ступицы в два раза больше диаметра отверстия, что вал изготовлен из машинной стали, а ступица — из чугуна, тогда,

  A × a × F 
 P  =  ————— 
   2 

Пример: Какое приблизительное давление потребуется для запрессовки 4-дюймового вала из машинной стали с допуском 0,0085 дюйма в чугунную ступицу длиной 6 дюймов?

A = 4 × 3,1416 × 6 = 75,39 квадратных дюйма;

F, для диаметра 4 дюйма, = 115 (см. таблицу «Коэффициенты давления»). Тогда,

P = (75,39 × 0,0085 × 115) / 2 = 37 тонн, приблизительно.

Допуск для заданного давления. Путем преобразования предыдущей формулы можно определить приблизительный допуск для требуемого предельного тоннажа. Таким образом, a = 2P ÷ AF. Среднее предельное давление в тоннах, обычно используемое, варьируется от 7 до 10 раз больше диаметра в дюймах. Предполагая, что диаметр вала из машинной стали составляет 4 дюйма и требуется предельное давление около 30 тонн для запрессовки его в чугунную ступицу длиной 5 1/2 дюймов, каким должен быть допуск?

A = 4 × 3,1416 × 5 1/2 = 69 квадратных дюймов,

F, для диаметра 4 дюйма, = 115. Тогда,

   2 × 30   
 a  = —————  = 
0.0075 inch. 
   69 × 115   

Горячие посадки. Когда к куску металла, такому как железо или сталь, применяется тепло, как общеизвестно, происходит определенное расширение, которое увеличивается по мере повышения температуры, а также несколько варьируется для разных видов металла, причем медь и латунь расширяются больше при заданном повышении температуры, чем железо и сталь. Когда любая деталь, расширенная применением тепла, охлаждается, она сжимается и возвращается к своему первоначальному размеру. Этим свойством расширения металлов механики воспользовались при сборке различных деталей машин. Цилиндрическая деталь, которая должна удерживаться в нужном положении с помощью горячей посадки, сначала обтачивается на несколько тысячных дюйма больше отверстия; диаметр последнего затем увеличивается путем нагревания, и после того, как деталь вставлена, нагретая внешняя деталь охлаждается, заставляя ее охватить палец или вал с огромным давлением.

Общая практика, по-видимому, отдает предпочтение меньшему допуску для горячих посадок, чем для посадок с натягом, хотя во многих цехах допуски практически одинаковы в каждом случае, а для некоторых классов работ допуски для горячих посадок превышают допуски для посадок с натягом. В любом случае допуск для горячей посадки в значительной степени варьируется в зависимости от формы и конструкции детали, которую необходимо посадить на место. Толщина или количество металла вокруг отверстия является наиболее важным фактором. То, как распределен металл, также влияет на результаты. Допуски для горячих посадок бандажей колес локомотивов, принятые Американской ассоциацией главных механиков железных дорог, следующие:

Center diameter, inches  38  44  50 
 56  62  66 
Allowance, inches  0.040  0.047  0.053 
 0.060  0.066  0.070 

Будут ли детали собираться с помощью посадок с натягом или горячих посадок, зависит от условий. Например, запрессовать бандаж ведущего колеса на центр колеса без нагрева было бы обычно довольно неудобной и трудной работой. С другой стороны, пальцы и т. д. легко и быстро запрессовываются на место с помощью гидравлического пресса, и есть дополнительное преимущество в знании точного давления, требуемого при сборке, тогда как с горячей посадкой связана большая или меньшая неопределенность, если напряжения не рассчитаны. Испытания по определению разницы в качестве горячих посадок и посадок с натягом показали, что сопротивление горячей посадки проскальзыванию при осевом натяжении было в 3,66 раза больше, чем у посадки с натягом, а при вращении или кручении — в 3,2 раза больше. В каждом сравнительном испытании размеры и допуски были одинаковыми.

Наиболее важным моментом, который следует учитывать при расчете горячих посадок, является напряжение в ступице у отверстия, которое зависит главным образом от допуска для горячей посадки. Если допуск чрезмерен, предел упругости материала будет превышен и произойдет остаточная деформация, или, в крайних случаях, будет превышена предельная прочность металла и ступица лопнет.

ГЛАВА IV

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ

При нарезании резьбы на токарном станке используется инструмент t (см. рис. 2), имеющий вершину, соответствующую форме резьбы, а суппорт перемещается вдоль станины на определенное расстояние за каждый оборот детали (расстояние зависит от количества нарезаемых ниток на дюйм) с помощью ходового винта S, который вращается шестернями a, b и c, получающими движение от шпинделя. Поскольку величина перемещения суппорта за оборот детали и, следовательно, количество нарезаемых ниток на дюйм зависят от размера шестерен a и c (называемых сменными шестернями), последние должны меняться для нарезания различной резьбы. Правильные сменные шестерни для нарезания заданного количества ниток на дюйм обычно определяются путем обращения к таблице или «индексной табличке» I, которая показывает, каким должен быть размер шестерен a и c, или количество зубьев, которое каждая из них должна иметь для нарезания любого заданного количества ниток на дюйм.

Рис. 1. Измерение количества ниток на дюйм — Установка резьбового инструмента

Рис. 2. Вид в плане и виды сбоку токарно-винторезного станка

Выбор сменных шестерен для нарезания резьбы. Предположим, что необходимо нарезать V-образную резьбу на конце болта B, рис. 2, имеющего диаметр 1 1/4 дюйма и семь ниток на дюйм длины, как показано в точке A на рис. 1, что является стандартным количеством ниток на дюйм для этого диаметра. Сначала сменные шестерни, которые нужно использовать, находятся на табличке I, которая показана увеличенной на рис. 3. Эта табличка имеет три колонки: первая содержит различное количество ниток на дюйм, вторая — размер шестерни, которую нужно поместить на «шпиндель» или «шпильку» в точке a (рис. 2) для различной резьбы, а третья — размер шестерни c для ходового винта. Поскольку резьба, выбранная в качестве примера, имеет 7 ниток на дюйм, шестерня a должна иметь 48 зубьев, так как это число приведено во второй колонке напротив цифры 7 в первой. Обратившись к последней колонке, мы обнаруживаем, что шестерня ходового винта должна иметь 84 зуба. Эти шестерни выбираются из ассортимента, поставляемого со станком, и помещаются на шпиндель и ходовой винт соответственно.

Промежуточную шестерню b не нужно менять, так как она является просто «паразитной» для соединения шестерен a и c. Шестерня b установлена на поворотной вилке Y, так что ее можно отрегулировать для правильного зацепления с различными комбинациями шестерен; после выполнения этой регулировки станок настроен для нарезания 7 ниток на дюйм. (Сменные шестерни многих современных станков расположены так, что различные комбинации получаются простым переключением рычага. Станок с таким механизмом быстросменных шестерен описан в конце этой главы.) Деталь B помещается между центрами точно так же, как для точения, при этом конец, на котором нужно нарезать резьбу, обточен до диаметра 1 1/4 дюйма, что является наружным диаметром резьбы.

Рис. 3. Индексная табличка, показывающая смену шестерен для нарезания резьбы

Резьбовой инструмент. Форма инструмента, используемого для нарезания V-образной резьбы, показана в точке A, рис. 4. Конец заточен V-образно и под углом 60 градусов, что соответствует углу стандартной V-образной резьбы. Передняя или боковая грань f инструмента заточена под углом для обеспечения зазора, но верхняя часть оставлена плоской или без наклона. Поскольку очень важно заточить конец ровно под 60 градусов, используется калибр G, имеющий пазы 60 градусов, к которым подгоняется вершина инструмента. Инструмент зажимается в резцедержателе, как показано на виде в плане, рис. 2, перпендикулярно детали, так что обе стороны резьбы будут нарезаны под одним и тем же углом к оси детали. Очень удобный способ установки резьбового инструмента перпендикулярно проиллюстрирован в точке B, рис. 1. Резьбовой калибр прикладывается к части, на которой нужно нарезать резьбу, как показано, и инструмент регулируется до тех пор, пока угловые стороны вершины не будут равномерно прилегать в пазу 60 градусов калибра. Верхняя часть вершины инструмента должна находиться на той же высоте, что и центры токарного станка, иначе угол резьбы будет неправильным.

Рис. 4. Резьбонарезные резцы и шаблон для проверки угла вершины

Нарезание резьбы. — Теперь токарно-винторезный станок готов к нарезанию резьбы. Это выполняется путем выполнения нескольких проходов, как показано на позициях A, B, C и D на рис. 5, при этом для каждого последующего прохода резец подается немного глубже, пока резьба не будет закончена. Во время выполнения этих проходов суппорт перемещается вдоль станины, как было объяснено ранее, с помощью ходового винта S (рис. 2). Суппорт соединяется с ходовым винтом путем поворота рычага u, который заставляет половинки разъемной гайки сомкнуться вокруг винта. Порядок работы на станке при нарезании резьбы следующий: после запуска станка суппорт перемещается до тех пор, пока вершина резца не окажется немного правее торца заготовки, и резец подается на глубину, достаточную для выполнения первого прохода, которая обычно составляет около 1/16 дюйма. Затем суппорт соединяется с ходовым винтом с помощью рычага u, и резец перемещается влево (в данном случае на 1/7 дюйма за каждый оборот заготовки), прорезая винтовую канавку, как показано на позиции A, рис. 5. Когда резец доходит до конца требуемой длины резьбы, его отводят быстрым поворотом рукоятки поперечных салазок e, и суппорт возвращают в исходную точку для следующего прохода. Затем резец подают немного глубже и выполняют второй проход, как показано на позиции B, рис. 5, и эта операция повторяется, как на позициях C и D, до тех пор, пока резьба не будет «полной» или пока вершина резьбы не станет острой. Затем проверяют размер резьбы, но прежде чем переходить к этой части работы, следует объяснить способ возврата суппорта в исходную точку после каждого прохода.

Рис. 5. Резьба формируется путем выполнения ряда последовательных проходов

Когда резец отводится в конце первого прохода, если суппорт отсоединить от ходового винта и вернуть вручную, резец может попасть или не попасть в первую канавку при повторном соединении суппорта с ходовым винтом. Если число нарезаемых ниток на дюйм кратно числу ниток на дюйм ходового винта S, то суппорт можно вернуть вручную и соединить с ходовым винтом в произвольный момент, и резец всегда будет попадать в первую канавку. Например, если ходовой винт имеет шесть ниток на дюйм, а нарезается 6, 12, 18 или любое другое число ниток, кратное шести, суппорт можно соединить в любой момент, и резец всегда будет следовать по первоначальной канавке. Однако это не так, когда число нарезаемых ниток не кратно числу ниток ходового винта.

Один из методов возврата суппорта в исходную точку при нарезании резьб, не кратных ходовому винту, заключается в реверсировании станка (путем переключения верхних приводных ремней), чтобы вернуть резец в исходную точку без отсоединения суппорта; таким образом, резец сохраняет то же положение относительно заготовки, а суппорт не отсоединяется от ходового винта до тех пор, пока резьба не будет закончена. Это хороший метод при нарезании коротких резьб длиной, скажем, два или три дюйма; но когда они длиннее, и особенно когда диаметр сравнительно велик (что означает более низкую скорость), это довольно медленно, так как тратится много времени на перемещение резца обратно в исходную точку. Это объясняется тем, что суппорт медленно перемещается ходовым винтом, но при отсоединении его можно быстро переместить, вращая рукоятку d (рис. 2).

Метод ручного возврата суппорта, когда число нарезаемых ниток не кратно числу ниток ходового винта, заключается в следующем: резец перемещают немного за правый торец заготовки, и суппорт или разъемная гайка соединяются с ходовым винтом. Затем станок проворачивают вперед вручную, чтобы выбрать все люфты, и на станине станка проводят линию, показывающую положение суппорта. Положения шпинделя и ходового винта также отмечают, помечая мелом зуб на шестернях шпинделя и ходового винта, который в этот момент находится напротив угла или другой точки на станине. После выполнения прохода суппорт возвращают вручную в исходную точку, как показано линией на станине, и снова соединяют, когда меловые метки показывают, что шпиндель и ходовой винт находятся в исходном положении; тогда резец попадет в первую канавку. Если корпус задней бабки придвинуть к мостику суппорта перед началом первого прохода, то суппорт можно устанавливать для каждого последующего прохода, перемещая его назад до упора в заднюю бабку, и тогда не будет необходимости иметь линию на станине.

Рис. 6. Индикатор, используемый при нарезании резьбы

Индикатор или лимб для «попадания» в резьбу. — На некоторых станках имеется индикатор для «попадания в резьбу», как это называют на цеховом жаргоне. Это простое устройство, прикрепленное к суппорту, состоит из градуированного лимба D и червячного колеса W (см. рис. 2 и 6), которое находится в зацеплении с ходовым винтом, так что лимб вращается ходовым винтом, когда суппорт неподвижен, а когда суппорт перемещается винтом, лимб остается неподвижным. Индикатор используется путем соединения суппорта, когда одна из градуировочных линий находится напротив метки-стрелки; после выполнения прохода суппорт возвращают вручную, и когда одна из градуировочных линий снова оказывается напротив стрелки, разъемные гайки вводятся в зацепление, как и прежде, и это повторяется для каждого последующего прохода, благодаря чему резец всегда попадает точно в резьбу. Если число ниток на дюйм четное, соединение можно производить, когда любая линия находится напротив стрелки, но для нечетных чисел, таких как 3, 7, 9, 11 и т. д., необходимо использовать одну из четырех длинных или пронумерованных линий. Конечно, если нарезаемая резьба кратна числу ниток ходового винта, соединение можно производить в любой момент, как упоминалось ранее.

Принцип работы индикатора резьбы. — Принцип, на котором работает индикатор резьбы, заключается в следующем: число зубьев червячного колеса W является кратным числу ниток на дюйм ходового винта, а число зубьев червячного колеса, деленное на шаг винта, равно числу делений на лимбе. Например, если ходовой винт имеет шесть ниток на дюйм, червячное колесо может иметь двадцать четыре зуба, и в этом случае лимб будет иметь четыре деления, каждое из которых соответствует одному дюйму перемещения суппорта, а при подразделении лимба на восьмые доли (как показано) каждая линия будет соответствовать 1/2 дюйма перемещения. Таким образом, лимб позволяет соединять суппорт с ходовым винтом в точках, соответствующих перемещению на полдюйма. Чтобы проиллюстрировать преимущество этого, предположим, что нарезается десять ниток на дюйм и (при неподвижном станке) суппорт отсоединен и перемещен на 1/6 дюйма или на одну нитку ходового винта; вершина резца также переместится на 1/6 дюйма, но она не окажется напротив следующей канавки резьбы на заготовке, так как шаг составляет 1/10 дюйма. Если суппорт переместить еще на одну нитку ходового винта, или на 2/6 дюйма, резец все еще будет не на одной линии с резьбой на заготовке, но когда он переместится на три нитки, или на 1/2 дюйма, резец совпадет с первоначальной канавкой, так как он пройдет ровно пять ниток. Это справедливо для любого числа ниток на дюйм, которое делится на 2. Если нарезаемая резьба имеет девять ниток на дюйм или любое другое нечетное число, резец будет совпадать с резьбой только в точках с интервалом в 1 дюйм. Поэтому суппорт можно соединять только тогда, когда одна из четырех градуировок, представляющих дюйм перемещения, находится напротив стрелки при нарезании нечетных резьб; тогда как четные числа можно «поймать», используя любую из восьми линий.

Этот индикатор также можно использовать для «попадания» в дробные резьбы. В качестве примера предположим, что нужно нарезать 11 1/2 ниток на дюйм, и суппорт соединяется для первого прохода, когда градуировочная линия 1 находится напротив стрелки; тогда соединение для каждого последующего прохода следует производить, когда напротив стрелки находится либо линия 1, либо 3, или, другими словами, с интервалами, равными перемещению суппорта на 2 дюйма. Поскольку использование индикатора при нарезании дробных резьб может привести к ошибке, лучше оставлять разъемные гайки в зацеплении и возвращать суппорт путем реверсирования станка.

Замена заточенного резьбонарезного резца. — Если необходимо заточить резьбонарезной резец до того, как резьба будет закончена, его следует снова установить перпендикулярно заготовке, проверив с помощью резьбового шаблона, как показано на позиции B, рис. 1. Затем суппорт соединяют с ходовым винтом, и станок проворачивают вперед, чтобы подвести резец к частично нарезанной резьбе, а также чтобы выбрать люфт или свободный ход в шестернях или разъемной гайке. Если вершина резца не совпадает с ранее нарезанной канавкой резьбы, его можно сместить в сторону, подавая малую продольную подачу E внутрь или наружу, при условии, что последняя установлена под углом, как показано на виде в плане, рис. 2.

Если резьбонарезной резец заточен плоско сверху, как показано на позиции A, рис. 4, он не является хорошим инструментом для быстрого снятия металла, так как ни одна из его двух режущих кромок не имеет наклона. Чтобы придать каждой режущей кромке задний наклон, необходимо было бы сделать верхнюю поверхность вогнутой, что непрактично. При нарезании крупной резьбы для чернового прорезания канавки резьбы можно с выгодой использовать резец формы B, который затем доводится до правильной глубины и угла резцом A. Этот черновой резец затачивается с задним наклоном от вершины, а сама вершина закруглена для повышения прочности.

Рис. 7. Нарезание резьбы с использованием малой продольной подачи

Использование малой продольной подачи для нарезания резьбы. — Еще одна форма резьбонарезного резца показана на позиции A, рис. 7, которая очень хороша для нарезания треугольных резьб, особенно с крупным шагом. Когда используется этот резец, малая продольная подача E устанавливается под углом 30 градусов, как показано, и подается для последовательных проходов рукояткой w в направлении, указанном стрелкой. Видно, что вершина a резца движется под углом 60 градусов к оси заготовки, формируя таким образом одну сторону резьбы, а режущая кромка a—b, которая может быть установлена, как показано на позиции B, формирует противоположную сторону и выполняет всю работу по резанию. Поскольку эта кромка имеет задний наклон, как показано, она режет легко и позволяет быстро выполнять операции нарезания резьбы. Резьбы, нарезанные таким способом, часто доводятся легким проходом обычным резьбонарезным резцом. Режущая кромка a—b затачивается под углом 60 градусов (или чуть меньше) к боковой стороне, как показано на эскизе A.

При нарезании резьбы в стали или ковком железе на резец обычно наносят какой-либо смазочно-охлаждающий материал, чтобы сохранить режущую кромку и обеспечить чистоту поверхности резьбы. Для этой цели часто используют лярд-ойл (свиное сало) или смесь лярд-ойла и парафинового масла в равных частях. Если резьба мелкая, смазку можно наносить из обычной масленки, но при нарезании сравнительно крупных резьб лучше, чтобы поток масла постоянно подавался на вершину резца. Этот постоянный поток можно обеспечить, установив бачок со сливом, ведущим к резцу, на кронштейне в задней части суппорта.

Рис. 8. (A) Треугольная резьба. (B) Резьба стандарта США. (C) Прямоугольная резьба. (D) Левая резьба. (E) Двухзаходная прямоугольная резьба. (F) Трехзаходная прямоугольная резьба

Наиболее часто используемые резьбы. — Три формы резьб или винтов, которые широко используются, показаны на рис. 8; это треугольная резьба (A), резьба стандарта США (B) и прямоугольная резьба (C). Формы этих резьб показаны на сечениях. Треугольная резьба имеет прямые стороны, наклоненные под углом 60 градусов друг к другу и под тем же углом к оси винта. Резьба стандарта США похожа на треугольную, за исключением того, что вершина резьбы и впадина канавки оставлены плоскими, как показано, и ширина этих плоских участков составляет 1/8 шага. Прямоугольная резьба имеет квадратное сечение, при этом ширина a, глубина b и шаг c равны между собой. Все эти резьбы являются правосторонними, что означает, что канавки закручиваются вправо, так что гайку нужно вращать вправо, чтобы навинтить ее на резьбу. Левая резьба закручивается в другом направлении, как показано на позиции D, и гайка навинчивается путем вращения ее влево.

Многозаходные резьбы. — Резьбы, помимо право- и левосторонних, бывают однозаходными, как на позициях A, B, C и D, двухзаходными, как на позиции E, и трехзаходными, как на позиции F, а для определенных целей применяются четырехзаходные или резьбы с еще большим числом заходов. Двухзаходная резьба отличается от однозаходной тем, что имеет две канавки, начинающиеся диаметрально противоположно, тогда как трехзаходная резьба имеет три канавки, нарезанные, как показано на позиции F. Целью этих многозаходных резьб является увеличение хода без ослабления винта. Например, резьбы, показанные на позициях C и E, имеют одинаковый шаг p, но ход l двухзаходного винта вдвое больше, чем у винта с однозаходной резьбой, так что гайка продвинется вдвое дальше за один оборот, что часто является очень желательной особенностью. Чтобы получить такой же ход с однозаходной резьбой, шаг должен был бы быть двойным, что дало бы гораздо более крупную резьбу, которая ослабила бы винт, если только не увеличить его диаметр. (Ход — это расстояние l, на которое одна нитка продвигается за один оборот, или расстояние, на которое гайка продвинулась бы за один оборот, и его не следует путать с шагом p, который является расстоянием между центрами соседних ниток. Очевидно, что ход и шаг однозаходной резьбы одинаковы.)

Рис. 9. Резьба стандарта США, резьбонарезной резец и шаблон

Нарезание резьбы стандарта США. — Метод нарезания резьбы стандарта США такой же, как описано для треугольной резьбы, что касается работы на станке. Резьбонарезной резец, конечно, должен соответствовать форме резьбы стандарта США. Этот резец сначала затачивается под углом 60 градусов, как для нарезания треугольной резьбы, а затем вершина делается плоской, как показано на рис. 9. Как можно вспомнить, ширина этой плоской части должна быть равна 1/8 шага. Используя шаблон, подобный показанному на позиции G, резец можно легко заточить для любого шага, так как вырезы по периферии шаблона размечены для разных шагов, и вершина резца подгоняется в вырез, соответствующий нужному шагу. Если такой шаблон недоступен, ширину плоской части на вершине можно проверить, используя в качестве шаблона метчик стандарта США с тем же шагом, что и нарезаемая резьба.

При нарезании резьбы резец устанавливается перпендикулярно заготовке, и выполняется ряд последовательных проходов, при этом резец подается до тех пор, пока ширина w плоской части на вершине резьбы не станет равной ширине в основании. Тогда резьба будет правильного размера, при условии, что наружный диаметр D верен, а резец имеет правильную форму. Поскольку измерить ширину этой плоской части точно было бы трудно, резьбу можно проверить, навинтив на нее стандартную гайку, если нарезается стандартная резьба. Если она подгоняется к нарезанному отверстию, то сам метчик является очень удобным шаблоном для использования, метод заключается в том, чтобы измерить метчик штангенциркулем, а затем сравнить его размер с размером детали.

Хороший метод нарезания резьбы стандарта США до заданного размера следующий: сначала точно проточите наружную поверхность заготовки до диаметра D, а затем проточите небольшую часть торца до диаметра r резьбы по впадинам. Затем выполняется чистовой проход для резьбы, при этом вершина резца устанавливается так, чтобы она едва касалась диаметра r. Если обычный штангенциркуль установить на диаметр r и проводить измерения в канавке резьбы, размер будет неверным из-за углового расположения канавки, что требует держать штангенциркуль под углом при измерении. Чтобы определить диаметр по впадинам, разделите 1,299 на число ниток на дюйм и вычтите частное из наружного диаметра. Выражая это правило в виде формулы,

 
 
 
 
 
(
1.299
)
 

 r 
 = 
 D 
 - 
 
———

 
 
 
 
 
N
 

где D равно наружному диаметру; N — числу ниток на дюйм; и r — диаметру по впадинам. Число 1,299 является константой, которая используется всегда.

Рис. 10. Вид с торца передней бабки станка

Нарезание левой резьбы. — Единственное различие между нарезанием левой и правой резьбы на станке заключается в движении резца относительно заготовки. При нарезании правой резьбы резец движется справа налево, но это движение меняется на обратное для левой резьбы, потому что резьба закручивается в противоположном направлении. Чтобы заставить суппорт двигаться слева направо, ходовой винт вращается в обратном направлении с помощью реверсивных шестерен a и b (рис. 10), расположенных в передней бабке. Любую из этих шестерен можно ввести в зацепление с шестерней шпинделя, изменив положение рычага R. Когда шестерня a находится в зацеплении, как показано, привод от шпинделя к шестерне c осуществляется через шестерни a и b, но когда рычаг R поднят, тем самым вводя b в зацепление, привод становится прямым, и направление вращения меняется на обратное. Резьба нарезается путем запуска резца в точке a, рис. 8, вместо того чтобы начинать с торца.

Рис. 11. Конец резца для прямоугольной резьбы и графический метод определения угла подъема винтовой линии резьбы

Нарезание прямоугольной резьбы. — Форма резца, используемого для нарезания прямоугольной резьбы, показана на рис. 11. Ширина w делается равной половине шага нарезаемой резьбы, а торец E расположен под углом к державке, который соответствует наклону x—y резьбы. Этот угол A зависит от диаметра винта и хода резьбы; его можно определить графически, начертив линию a—b, равную по длине окружности нарезаемого винта, и линию b—c под прямым углом, равную по длине ходу резьбы. Угол α между линиями a—b и a—c будет искомым углом A. (См. вид с торца резьбонарезного резца). Обычно нет необходимости в том, чтобы этот угол был точным, так как он нужен просто для того, чтобы резец не затирал о стороны резьбы. Конец резца для прямоугольной резьбы показан в сечении справа, чтобы проиллюстрировать его положение относительно резьбы. Стороны e и e1 затачиваются с наклоном внутрь, как показано, для обеспечения дополнительного зазора.

При нарезании многозаходных резьб, которые из-за увеличенного хода значительно наклонены к оси винта, углы для каждой стороны резца можно определить независимо следующим образом: начертите линию a—b, равную по длине окружности резьбы, как и прежде, чтобы получить требуемый угол f задней или следующей стороны e1; угол l противоположной или передней стороны находится путем проведения линии a—b, равной окружности по впадинам резьбы. Иллюстрируемый резец предназначен для нарезания правой резьбы; если бы он предназначался для левой резьбы, торец, конечно, был бы наклонен в противоположном направлении. Прямоугольная резьба нарезается так, чтобы глубина d была равна ширине. При нарезании гайки для винта с прямоугольной резьбой обычной практикой является использование резца с шириной, немного превышающей половину шага, чтобы обеспечить зазор для винта, а ширина резца для нарезания метчиков с прямоугольной резьбой, используемых для нарезания гаек, делается немного меньше половины шага.

Рис. 12. Виды, иллюстрирующие, как нарезается двухзаходная прямоугольная резьба

Нарезание многозаходных резьб. — Когда нужно нарезать многозаходную резьбу, например, двухзаходную или трехзаходную, станок настраивается с учетом числа однозаходных ниток на дюйм. Например, ход двухзаходной резьбы, показанной на позиции B, рис. 12, составляет полдюйма, или вдвое больше шага, а число однозаходных ниток на дюйм равно 1 ÷ 1/2 = 2. Следовательно, станок настраивается на нарезание двух ниток на дюйм. Первый проход выполняется так же, как если бы нарезалась однозаходная резьба, оставляя заготовку, как показано на позиции A. Когда этот проход закончен, заготовку поворачивают на пол-оборота (для двухзаходной резьбы), не нарушая положения ходового винта или суппорта, что приводит резец в положение посередине между канавками однозаходной резьбы, как указано пунктирными линиями. Затем нарезается вторая канавка, создавая двухзаходную резьбу, как показано на позиции B. В случае трехзаходной резьбы заготовку индексировали бы на одну треть оборота после нарезания первой канавки, а затем еще на одну треть оборота, чтобы установить резец для нарезания последней канавки. Аналогично, для четырехзаходной резьбы ее поворачивали бы на четверть оборота после нарезания каждой последующей канавки или нитки.

Существуют различные методы индексации заготовки при нарезании многозаходных резьб, чтобы установить резец в правильное положение для нарезания другой канавки резьбы. Некоторые токари при нарезании двухзаходной резьбы просто снимают заготовку со станка и поворачивают ее на пол-оборота, помещая хвост поводка в противоположный паз планшайбы. Это очень простой метод, но если пазы не находятся прямо напротив или на расстоянии 180 градусов друг от друга, последняя нитка не будет центрирована относительно первой. Другой и лучший метод — отсоединить промежуточную шестерню от шестерни на валу, повернуть шпиндель и заготовку на пол- или треть оборота, как в данном случае, а затем соединить шестерни. Например, если шестерня на валу имеет 96 зубьев, зуб, входящий в зацепление с промежуточной шестерней, помечается мелом, шестерни разъединяются, и шпиндель поворачивается до тех пор, пока помеченный зуб не совершит требуемую часть оборота, что можно определить путем подсчета зубьев. При использовании этого метода число зубьев в шестерне на валу должно быть равномерно делимым на два, если нарезается двухзаходная резьба, или на три для трехзаходной и т. д. Если вал не соединен со шпинделем так, чтобы каждый совершал одинаковое число оборотов, необходимо учитывать передаточное отношение зубчатой передачи.

Установка резца при нарезании многозаходных резьб. — Другой метод, который иногда можно использовать для установки резца после нарезания первой канавки многозаходной резьбы, заключается в отсоединении стопорных гаек от ходового винта (пока шпиндель неподвижен) и перемещении суппорта назад на расстояние, необходимое для установки резца в правильное положение для выполнения второго прохода. Очевидно, что это расстояние должно не только устанавливать резец в нужное место, но и быть таким, чтобы стопорные гайки можно было снова соединить с ходовым винтом. Начиная с простого примера, предположим, что нарезается двухзаходная резьба с ходом 1 дюйм. После того как нарезана первая канавка резьбы, резец можно установить в центральное положение для выполнения второго прохода, просто переместив суппорт назад на 1/2 дюйма (половина хода), или на 1/2 дюйма плюс ход, или любое кратное хода. Если длина резьбовой части составляет 5 дюймов, резец перемещают назад достаточно далеко, чтобы освободить торец заготовки, или, скажем, 1/2 + 5 = 5 1/2 дюймов. Чтобы отсоединить стопорные гайки и снова соединить их после перемещения суппорта на 5 1/2 дюймов (или любое расстояние, равное в данном случае половине плюс целое число), ходовой винт должен иметь четное число ниток на дюйм.

Предположим, что нарезается двухзаходная резьба с 1 1/4 однозаходными нитками на дюйм. Тогда ход будет равен 1 ÷ 1 1/4 = 0,8 дюйма, и если суппорт переместить назад на 0,8 ÷ 2 = 0,4 дюйма, резец будет правильно расположен для второго прохода; но стопорные гайки нельзя было бы снова соединить, если только ходовой винт не имел бы десять ниток на дюйм, что мельче шага, встречающегося на ходовых винтах обычных токарно-винторезных станков. Однако, если бы перемещение составляло 0,4 + 0,8 × 2 = 2 дюйма, стопорные гайки можно было бы снова соединить независимо от числа ниток на дюйм на ходовом винте. Правило, таким образом, следующее:

Разделите ход резьбы на 2 для двухзаходной резьбы, на 3 для трехзаходной, на 4 для четырехзаходной и т. д., получив таким образом шаг; затем прибавьте шаг к любому кратному ходу, что даст перемещение в дюймах, которое позволит снова соединить стопорные гайки с ходовым винтом.

Всякий раз, когда число, полученное по этому правилу, является целым числом, очевидно, что перемещение можно получить с помощью ходового винта с любым шагом. Если число дробное, число ниток на дюйм на ходовом винте должно быть делимым на знаменатель дроби.

Чтобы проиллюстрировать применение вышеуказанного правила, предположим, что нужно нарезать четырехзаходную резьбу с 1 1/2 однозаходными нитками на дюйм (что было бы числом, на которое станок был бы настроен для нарезания). Тогда ход резьбы = 1 ÷ 1 1/2 = 0,6666 дюйма, а шаг = 0,6666 ÷ 4 = 0,1666 дюйма; прибавляя шаг к удвоенному ходу, получаем 0,1666 + 2 × 0,6666 = 1,499 дюйма. Следовательно, если суппорт переместить на 1 1/2 дюйма (что потребует ходового винта с четным числом ниток на дюйм), резец будет расположен достаточно точно для практических целей. Когда резец установлен таким образом, если он не освобождает торец нарезаемой детали, станок можно провернуть назад, чтобы установить резец в правильное положение.

Вышеуказанное правило, применительно к трехзаходным резьбам или резьбам с большим числом заходов, не всегда дает единственное расстояние, на которое можно переместить суппорт. Чтобы проиллюстрировать, в предыдущем примере перемещение суппорта могло бы быть равно 0,499, или практически половине дюйма, вместо 1 1/2 дюйма, и резец был бы правильно расположен. Правило, однако, обладает достоинством простоты и может быть использовано в большинстве случаев.

Рис. 13. Индексирующая планшайба, используемая для нарезания многозаходной резьбы

Специальные планшайбы иногда используются для нарезания многозаходной резьбы, что позволяет легко и точно индексировать заготовку. Одна из них проиллюстрирована на рис. 13; она состоит из двух частей A и B, причем часть A может свободно вращаться относительно B, когда болты C ослаблены. Поводковый палец для токарного поводка прикреплен к планшайбе A. Когда одна канавка многозаходной резьбы закончена, болты C ослабляются, и планшайба A поворачивается на величину, соответствующую типу нарезаемой резьбы. Периферия планшайбы A градуирована в градусах, как показано, и для двухзаходной резьбы ее повернули бы на пол-оборота или 180 градусов, для трехзаходной — на 120 градусов и т. д. Это очень хорошее устройство там, где нарезание многозаходной резьбы выполняется часто.

Рис. 14. Правильное и неправильное положение резца для нарезания конической резьбы

Нарезание конической резьбы. — Когда нужно нарезать коническую резьбу, резец следует устанавливать перпендикулярно оси a—a, как показано на позиции A, рис. 14, а не по конической поверхности, как на позиции B. Если имеется цилиндрическая часть, резец можно установить, как показано пунктирными линиями. Все конические резьбы следует нарезать с использованием конусных линеек. Если заднюю бабку сместить для получения требуемого конуса и использовать обычный поводковый палец с изогнутым хвостом, кривая резьбы не будет правильной, или, другими словами, резьба не будет продвигаться с равномерной скоростью; токари называют это «пьяной резьбой». Эта ошибка в резьбе обусловлена углом между поводковым пальцем и планшайбой, что вызывает вращение заготовки с переменной скоростью. Шаг конической резьбы, нарезанной при смещенной задней бабке, также будет немного мельче шага, на который настроен станок. Величина этих ошибок зависит от угла конуса и расстояния, на которое должен быть смещен центр.

Рис. 15. Метод установки и использования резца для внутренней резьбы

Нарезание внутренней резьбы. — Внутреннее нарезание резьбы, или нарезание резьбы в отверстиях, — это операция, выполняемая на заготовке, закрепленной в патроне или на планшайбе, как при растачивании. Используемый резец похож на расточной, за исключением того, что рабочая часть имеет форму, соответствующую нарезаемой резьбе. Метод выполнения операции при нарезании внутренней резьбы аналогичен методу для наружных работ, что касается работы на станке. Отверстие, в котором нарезается резьба, сначала растачивается до диаметра по впадинам D (рис. 15) винта, который должен в него входить. Вершина резца (резца для резьбы стандарта США или треугольной резьбы) затем устанавливается перпендикулярно путем прикладывания шаблона G к торцу заготовки и регулировки вершины так, чтобы она соответствовала вырезу в шаблоне, как показано. Вид справа показывает резец, выполняющий первый проход.

Очень часто размер резьбового отверстия можно проверить, используя в качестве шаблона резьбовую часть, которая должна в него входить. При выполнении такой проверки резец, конечно, отводится в сторону. Довольно трудно нарезать точную резьбу в небольшом отверстии, особенно когда отверстие довольно глубокое, из-за гибкости резца; по этой причине резьбы иногда нарезают резцом чуть меньше номинального размера, после чего через отверстие прогоняют метчик, хвостовик которого удерживается прямо центром задней бабки. В таком случае метчик следует измерить штангенциркулем, а резьбу резцом сделать ровно настолько меньше, чтобы метчик выполнял легкий проход. Небольшие отверстия с прямоугольной резьбой часто доводят таким способом, и если нужно нарезать резьбу в ряде деталей, использование метчика делает отверстия одинаковыми по размеру.

Рис. 16. Поперечные салазки, оснащенные упором для регулировки глубины резания при нарезании резьбы

Упор для резьбонарезных резцов. — При нарезании резьбы довольно трудно подавать резец на нужную величину для каждого последующего прохода, потому что резец перемещается внутрь до того, как он подается к заготовке. Для нарезания резьбы иногда используется упор, который преодолевает эту трудность. Этот упор состоит из винта S (рис. 16), который входит в резцедержатель и проходит через блок B, зажатый перед салазками. Отверстие в блоке, через которое проходит стопорный винт, не имеет резьбы, но достаточно велико, чтобы позволить винту свободно перемещаться. При нарезании резьбы резец устанавливается для первого прохода, и винт регулируется до тех пор, пока головка не упрется в неподвижный блок. После выполнения первого прохода стопорный винт вывинчивается, скажем, на пол-оборота, что позволяет подать резец достаточно глубоко для второго прохода. Если этот проход по глубине примерно правильный, винт снова поворачивается примерно на пол-оборота для следующего прохода, и это продолжается для каждого последующего прохода, пока резьба не будет закончена. При использовании упора такого типа нет опасности подать резец слишком глубоко, как это часто бывает, когда резец устанавливается «на глаз». Если эта форма упора используется для нарезания внутренней резьбы, винт вместо прохождения через неподвижный блок помещается в салазки так, чтобы конец или головка упирались в упор B. Это изменение делается потому, что при нарезании внутренней резьбы резец подается наружу.

Рис. 17. Шаблон для заточки и установки резцов для резьбы Acme

Стандартная резьба Acme. — Резьба Acme в настоящее время часто используется вместо прямоугольной резьбы. Угол между сторонами резьбы Acme составляет 29 градусов (см. рис. 21), а глубина делается равной половине шага плюс 0,010 дюйма для обеспечения зазора и гарантии прилегания по сторонам. Резьбонарезной резец обычно затачивается по шаблону, имеющему вырезы, представляющие различные шаги. Улучшенная форма шаблона для резьбы Acme показана на рис. 17. Вершина резца сначала затачивается под правильным углом путем подгонки к 29-градусному вырезу на конце шаблона, как показано на позиции A. Затем торец затачивается до правильной ширины для нарезаемого шага путем проверки, как на позиции B. Числа напротив мелких вырезов для измерения ширины представляют число ниток на дюйм. С помощью этого конкретного шаблона резец можно установить перпендикулярно, поместив грань D к проточенной поверхности, на которой нарезается резьба, и регулируя резец до тех пор, пока торец не окажется на одной линии с шаблоном, как на позиции C. Установив резец в это положение, можно также проверить угол между стороной и торцом.

Рис. 18. Измерение ширины резца для резьбы Acme с помощью штангенциркуля для измерения зубьев шестерен

В случае, если необходимо измерить ширину торца резца для резьбы Acme для шага, отсутствующего на обычном шаблоне, это можно сделать с помощью штангенциркуля для измерения зубьев шестерен, как показано на рис. 18. Если предположить, что губки штангенциркуля опираются на стороны резца на расстоянии A от вершины, равном 1/4 дюйма, то ширина вершины резца равна показанию штангенциркуля (как показано на горизонтальной шкале) минус 0,1293 дюйма. Например, если показание штангенциркуля составляло 0,315 дюйма, ширина на вершине была бы равна 0,315 - 0,1293 = 0,1857 дюйма, при условии, что стороны были заточены под стандартный угол 29 градусов. Константа, которую нужно вычесть из показания штангенциркуля, равна 2A tan 14° 30', или, в данном случае, 2 × 0,25 × 0,2586 = 0,1293.

Резьба Витворта. — Резьба Витворта (или британская стандартная резьба Витворта), которая используется преимущественно в Великобритании, имеет угол профиля 55 градусов, а нитки закруглены на вершине и в основании, как показано на рис. 23. Форма резца, используемого для нарезания этой резьбы, также показана на этой иллюстрации. Торец закруглен для формирования галтели в основании резьбы, а закругленные углы по бокам придают вершине резьбы требуемую кривизну. Каждый шаг требует отдельного резца, а режущему торцу придается криволинейная форма путем фрезерования или зубофрезерования. Фреза, используемая для этой цели, точно нарезана в соответствии с шагом, для которого требуется резец, затем она имеет канавки для формирования режущих кромок и закалена. Затем фреза используется как фрезерный инструмент для формирования торца резьбонарезного резца. Резец затачивается путем шлифования сверху. Метод нарезания резьбы Витворта, конечно, аналогичен методу, применяемому для резьбы стандарта США или треугольной резьбы, в том, что резец устанавливается перпендикулярно ненарезанной заготовке и на той же высоте, что и центры станка, чтобы получить резьбу правильной формы. Следует позаботиться о том, чтобы проточить заготовку до правильного диаметра, чтобы вершина резьбы была полностью закруглена, когда винт будет нужного размера.

Рис. 19. Резьба стандарта США Рис. 20. Стандартная острая треугольная резьба

Рис. 21. Стандартная резьба Acme Рис. 22. Прямоугольная резьба

Рис. 23. Стандартная резьба Витворта Рис. 24. Стандартная червячная резьба

Червячные резьбы. — Стандартная червячная резьба имеет угол 29 градусов между сторонами, такой же, как у резьбы Acme, но глубина червячной резьбы и ширина плоской части на вершине и в основании отличаются от стандарта Acme, что видно при сравнении рис. 21 и 24. Полная глубина резьбы равна линейному шагу, умноженному на 0,6866, а ширина резьбонарезного резца на торце равна линейному шагу, умноженному на 0,31. Шаблоны с вырезами для резьб с разным шагом обычно используются при заточке резцов для червячной резьбы.

Когда необходимо нарезать многозаходные червяки с большим ходом на обычном станке, иногда возникают трудности, поскольку ходовой винт должен быть настроен на гораздо более быстрое вращение, чем шпиндель, что создает чрезмерные нагрузки на зубчатую передачу. Эта трудность иногда преодолевается путем установки ременного шкива на ходовой винт, рядом со сменной шестерней, и соединения его с контрприводом ремнем; тогда шпиндель приводится в движение через сменные шестерни от ходового винта, а не наоборот.

Приспособление для нарезания крупной резьбы. — Чтобы избежать трудностей, связанных с нарезанием резьб с большим ходом, некоторые станки оснащаются приспособлением для нарезания крупной резьбы. Устройство этого приспособления, изготовленного компанией Bradford Machine Tool Co., следующее: на обычном реверсивном валу, внутри передней бабки, имеется скользящая двойная шестерня, расположенная так, чтобы входить в зацепление либо с обычной шестерней на шпинделе, либо с малой шестерней на конце конуса. Шестерни подобраны так, что отношение двух зацеплений составляет 10 к 1; то есть, при зацеплении с шестерней конуса (при включенных переборных шестернях) сопряженная шестерня совершит десять оборотов на один оборот шпинделя, так что когда станок обычно настроен на нарезание одной нитки на дюйм, он будет, при приводе от шестерни конуса, нарезать одну нитку на десять дюймов. Такая конструкция избавляет от дополнительной нагрузки на реверсивные шестерни из-за перемещения суппорта с высокой скоростью, которая была бы необходима для такого большого хода при отсутствии приспособления. Эти приспособления широко используются не только для нарезания крупных винтов, но и для нарезания масляных канавок на цилиндрических деталях.

При нарезании резьбы с большим ходом или «крутым шагом» верхнюю часть резьбонарезного резца следует заточить так, чтобы она находилась под прямым углом к резьбе; тогда канавка резьбы будет нарезана той же ширины, что и резец.

Проверка размера резьбы. — Когда резьбонарезной резец подан достаточно глубоко для формирования полной резьбы, винт проверяется на размер. Если предположить, что нарезается болт для стандартной гайки, его снимают со станка и проверку выполняют путем навинчивания гайки на конец. Если резьба слишком велика, гайка может навинчиваться очень туго или не навинчиваться вовсе; в любом случае деталь снова помещают в станок и выполняют легкий проход по ней, чтобы уменьшить резьбу до нужного размера. При установке резьбовой детали обратно в центры ее следует вернуть в исходное положение, то есть «хвостом» поводка в тот же паз планшайбы, который он занимал ранее.

Рис. 25. Проверка диаметра резьбы с помощью штангенциркуля и микрометра

Поскольку трудно определить, когда резьба нарезана точно до нужного размера, для измерения диаметра треугольной резьбы или резьбы стандарта США по впадинам канавок или диаметру по впадинам иногда используются специальные резьбовые штангенциркули с клиновидными концами, как показано на позиции A на рис. 25. Эти штангенциркули можно настроить по метчику, соответствующему размеру нарезаемой резьбы, или по ранее нарезанной детали правильного размера.

Резьбовой микрометр. — Еще одна форма штангенциркуля для проверки резьб показана на позиции B. Это микрометрический тип, предназначенный для очень точных работ. Шпиндель этого микрометра имеет конический конец, а «пятка» имеет V-образную форму, и эти концы опираются на стороны резьбы или поверхности, которые образуют опору, когда винт вставлен в гайку или резьбовое отверстие. Конусообразная вершина слегка закруглена, чтобы она не упиралась в дно резьбы. Также имеется достаточный зазор в основании V-образной пятки, чтобы предотвратить ее упор в вершину резьбы. Диаметр, показываемый этим микрометром, является «средним диаметром» резьбы и равен наружному диаметру минус глубина одной нитки. Эту глубину можно определить следующим образом:

Глубина треугольной резьбы = 0,866 ÷ число ниток на дюйм;

Глубина резьбы стандарта США = 0,6495 ÷ число ниток на дюйм;

Глубина резьбы Витворта = 0,6403 ÷ число ниток на дюйм.

Подвижная вершина измеряет все шаги, но фиксированная пятка ограничена в своей емкости, ибо если бы она была сделана достаточно большой для измерения резьбы с шагом, скажем, 1/4 дюйма, она была бы слишком широкой на вершине для измерения резьбы с шагом 1/24 дюйма, поэтому каждый штангенциркуль ограничен диапазоном резьб, которые может измерить пятка. При измерении «углового диаметра» резьбы микрометр следует перемещать вперед и назад по резьбе, чтобы убедиться, что измеряется наибольший размер или фактический диаметр. Если микрометр поместить над тем, что кажется центром винта, и снять показание, просто подогнав пятку или вершину к резьбе, не перемещая микрометр вперед и назад по ней, можно получить неверное показание.

Рис. 26. (A) Проверка размера резьбы с помощью микрометра с шариковыми наконечниками. (B) Проверка размера треугольной резьбы по системе трех проволочек. (C) Проверка размера резьбы стандарта США

Если имеются стандартные резьбовые эталонные шаблоны, размер нарезаемой резьбы можно проверить путем сравнения с шаблоном. Для этой цели иногда используются микрометры с небольшими сферическими измерительными наконечниками (см. эскиз A, рис. 26). Шариковые наконечники достаточно малы, чтобы опираться на стороны резьбы, и диаметр, по сравнению с эталонным шаблоном, можно определить с большой точностью.

Система трех проволочек для измерения резьб. — Метод измерения резьб с использованием обычного микрометра и трех проволочек одинакового диаметра проиллюстрирован на позициях B и C, рис. 26. Две проволочки помещаются между нитками с одной стороны и одна — с противоположной стороны винта. Затем размер M поверх проволочек измеряется обычным микрометром. Когда резьба нарезана до стандартного размера, размер M для разных резьб следующий:

Для резьбы стандарта США:

m = d - 1,5155p + 3w

Для острой треугольной резьбы:

m = d - 1,732p + 3w

Для стандартной резьбы Витворта:

m = d - 1,6008p + 3,1657w

В этих формулах d = стандартный наружный диаметр винта; m = измерение поверх проволочек; w = диаметр проволочек; p = шаг резьбы = 1 ÷ число ниток на дюйм.

Чтобы проиллюстрировать использование формулы для резьбы стандарта США, предположим, что нужно нарезать винт с 6 нитками на дюйм (шаг 1/6 дюйма) до диаметра 1 1/2 дюйма и что для измерения в сочетании с микрометром будут использоваться проволочки диаметром 0,140 дюйма. Тогда показание микрометра m должно быть

1 / 2 - 1,5155 × 1 / 6 + 3 × 0,140 = 1,6674 дюйма

Если показание микрометра составляет 1,670 дюйма, это означает, что средний диаметр резьбы слишком велик, причем погрешность равна разности между 1,667 и фактическим показанием.

Рис. 27. Круглый резьбонарезной инструмент Rivett-Dock в рабочем положении

Резьбонарезной инструмент Rivett-Dock. На рис. 27 показана специальная форма резьбонарезного инструмента, позволяющая преодолеть ряд недостатков, присущих обычному однолезвийному резьбонарезному инструменту. Этот инструмент имеет круглый резец C с десятью зубьями по окружности, которые, начиная с зуба № 1, постепенно увеличиваются по высоте (резец № 2 выше, чем № 1, и т. д.). Этот резец установлен на салазках S, которые закреплены на раме F и могут перемещаться внутрь или наружу с помощью рычага L. Ступица этого рычага имеет эксцентриковый палец, который перемещает салазки S и фиксирует их в переднем или рабочем положении. При перемещении салазок рычаг взаимодействует с собачкой P, поворачивая резец на один зуб за раз и подставляя новый зуб к детали при каждом движении рычага. Когда салазки перемещаются вперед, пятка или нижняя сторона зуба, находящегося в рабочем положении, упирается в упор, который воспринимает усилие резания.

При использовании инструмент устанавливается на резцедержатель токарного станка, как показано на рисунке. Резец выставляется по высоте путем установки зуба в рабочее положение и совмещения его вершины с линией центров станка. Резец также выставляется перпендикулярно детали с помощью обычного угольника и слегка наклоняется относительно вертикали в соответствии с углом нарезаемой резьбы путем регулировки рамы F. Сначала выполняется легкий проход при рычаге L, сдвинутом вперед, и зубе № 1 на упоре. После завершения этого прохода рычаг переключается в обратное положение, что поворачивает резец на один зуб, и обратное движение устанавливает зуб № 2 в рабочее положение. Эта операция повторяется до тех пор, пока десятый зуб не закончит нарезание резьбы. При использовании однолезвийного резьбонарезного инструмента часто возникает необходимость в его переточке перед чистовым проходом, но при использовании круглого инструмента это не требуется, так как благодаря последовательному использованию различных зубьев последний зуб, который выполняет только чистовые проходы, сохраняется в хорошем состоянии.

Нарезание винтов с компенсацией усадки. Некоторые инструментальные стали склонны к усадке в той или иной степени при закалке; следовательно, если требуется очень точный закаленный винт, его иногда нарезают так, чтобы шаг был немного больше стандартного, для компенсации усадки, вызванной операцией закалки. Поскольку величина усадки при закалке очень мала, использование сменных шестерен, которые дали бы точно требуемый шаг, нецелесообразно. Хорошо известным методом получения такого увеличения шага является использование конусной линейки.

Рис. 28. Схема, иллюстрирующая метод нарезания резьбы с компенсацией погрешности шага из-за усадки при закалке

Например, предположим, что необходимо нарезать метчик с 8 нитками на дюйм, и из-за усадки стали шаг должен составлять 0,12502 дюйма вместо 0,125 дюйма. Токарный станок настраивается на нарезание 8 ниток на дюйм, или шаг 0,125 дюйма, а затем конусная линейка устанавливается под углом a (рис. 28), косинус которого равен 0,125 ÷ 0,12502; то есть косинус угла a равен требуемому шагу после закалки, деленному на шаг, необходимый для компенсации усадки. Затем угол находится по таблице косинусов. Заготовка метчика также устанавливается под тем же углом a путем регулировки центра задней бабки, тем самым располагая ось детали параллельно салазкам конусной линейки. Когда суппорт перемещается на расстояние x, вершина инструмента пройдет большее расстояние y вдоль детали, причем разница между x и y зависит от угла a; следовательно, инструмент нарежет резьбу с шагом, немного большим, чем тот, на который настроен станок.

Чтобы проиллюстрировать это на предыдущем примере: косинус угла a = 0,125 ÷ 0,12502 = 0,99984. Обратившись к таблице косинусов, мы находим, что 0,99984 — это косинус примерно 1 градуса; следовательно, салазки конусной линейки и деталь должны быть установлены под этим углом. (Угол a на рис. 28 был преувеличен, чтобы более наглядно проиллюстрировать принцип.)

Как известно, нарезание резьбы со смещением центра задней бабки нежелательно, поскольку деталь вращается с неравномерной скоростью из-за того, что поводковый патрон находится под углом к планшайбе. Однако для малого угла, такого как 1 градус, погрешность, возникающая по этой причине, будет очень мала.

Если для сопряжения с резьбовой деталью, которая дала усадку при закалке, требуется резьба с шагом, немного меньшим стандартного, также можно использовать конусную линейку, при условии, что станок оснащен специальными шестернями для нарезания шага, немного меньшего требуемого. Предположим, что для сопряжения с резьбой гайки, шаг которой был уменьшен с 0,200 до 0,198 дюйма, требуется винт с шагом 0,198 дюйма. Если имеются шестерни с 83 и 84 зубьями, их можно вставить в составную гитару, чтобы уменьшить шаг 0,200 дюйма, который был бы получен при обычном зацеплении, до 83/84 от 0,200, или 0,19762 дюйма. Этот шаг, который меньше требуемого шага 0,198 дюйма, затем увеличивается с помощью конусной линейки, как описано ранее. (Этот метод был описан г-ном Г. Х. Гарднером в журнале Machinery, февраль 1914 г.)

Расчет сменных шестерен для нарезания резьбы. Как упоминалось ранее, сменные шестерни для нарезания резьбы с различными шагами указаны в таблице или на «табличке настроек», прикрепленной к станку. Правильные шестерни можно рассчитать, но использование таблицы экономит время и помогает избежать ошибок. Однако каждый токарь должен знать, как определить размер шестерен, используемых для нарезания любого количества ниток на дюйм. Прежде чем переходить к каким-либо правилам, давайте сначала рассмотрим, почему токарный станок нарезает определенное количество ниток на дюйм и как это число изменяется при использовании различных шестерен.

Рис. 29. (A) Токарный станок с простой гитарой для нарезания резьбы. (B) Токарный станок с составной гитарой

Поскольку суппорт C и инструмент перемещаются ходовым винтом S (см. рис. 2), который соединен зубчатой передачей со шпинделем, количество ниток на дюйм, которые нарезаются, в каждом случае зависит от количества оборотов, совершаемых деталью, пока ходовой винт перемещает суппорт на один дюйм. Если ходовой винт имеет шесть ниток на дюйм, он совершит шесть оборотов, пока суппорт и резьбонарезной инструмент пройдут один дюйм вдоль детали, на которой нарезается резьба. Теперь, если сменные шестерни a и c (см. также схему A, рис. 29) подобраны так, что шпиндель совершает то же количество оборотов, что и ходовой винт за данное время, очевидно, что инструмент нарежет шесть ниток на дюйм. Если бы шпиндель вращался в два раза быстрее ходового винта, он совершил бы двенадцать оборотов, пока инструмент переместился бы на один дюйм, и, следовательно, было бы нарезано двенадцать ниток на дюйм; но чтобы получить такую разницу в скоростях, необходимо использовать комбинацию зубчатых передач, которая заставит ходовой винт совершить один оборот, пока шпиндель станка и деталь совершат два оборота.

Предположим, что нужно нарезать девять ниток на дюйм, а ходовой винт имеет шесть ниток на дюйм. В этом случае деталь должна совершить девять оборотов, пока ходовой винт совершит шесть и заставит суппорт и резьбонарезной инструмент переместиться на один дюйм, или, другими словами, один оборот ходового винта соответствует полутора оборотам шпинделя; следовательно, если шестерня c ходового винта имеет 36 зубьев, шестерня a на шпиндельной бабке должна иметь 24 зуба. Шпиндель будет вращаться в полтора раза быстрее ходового винта, при условии, что шпиндельная бабка вращается с той же скоростью, что и основной шпиндель станка. Количество зубьев в сменных шестернях, необходимое для определенного шага, можно найти, умножив количество ниток на дюйм ходового винта и количество ниток на дюйм, которые нужно нарезать, на один и тот же пробный множитель. Формула, выражающая соотношение между количеством ниток на дюйм ходового винта, количеством ниток на дюйм, которые нужно нарезать, и количеством зубьев в сменных шестернях, выглядит следующим образом:

 threads per inch of lead-screw  teeth in gear on spindle stud 
 ————————————  =  ———————————— 
 threads per inch to be cut   teeth in gear on lead-screw 

Применяя это к приведенному примеру, получаем 6 ÷ 9 = 24 ÷ 36. Значения 36 и 24 получены путем умножения 6 и 9 соответственно на 4, что, конечно, не меняет пропорции. Можно использовать любое другое число в качестве множителя, и если шестерни с 24 и 36 зубьями недоступны, это может потребоваться. Например, если нет шестерен такого размера, можно использовать другой множитель, например 5 или 6.

Предположим, что количество зубьев в сменных шестернях, поставляемых со станком, составляет 24, 28, 32, 36 и т. д., увеличиваясь на четыре зуба до 100, и предположим, что ходовой винт имеет 6 ниток на дюйм, а нужно нарезать 10 ниток на дюйм. Тогда,

 6 
 
 6 × 4 
 
 24 

 — 
 = 
 ——— 
 = 
 — 

 10 
 
 10 × 4 
 
 40 

Умножив числитель и знаменатель на 4, мы получаем две доступные шестерни с 24 и 40 зубьями соответственно. Шестерня с 24 зубьями устанавливается на шпиндельную бабку, а шестерня с 40 зубьями — на ходовой винт. Количество зубьев в промежуточной или «паразитной» шестерне b, которая соединяет шестерни шпиндельной бабки и ходового винта, не учитывается, так как она не влияет на передаточное отношение между шестернями a и c, а используется просто для передачи движения от одной шестерни к другой.

В вышеизложенном мы предположили, что шпиндельная бабка (на которой установлена шестерня a) и главный шпиндель станка соединены передачей с отношением один к одному и совершают одинаковое количество оборотов. Однако в некоторых станках эти два элемента вращаются с разной скоростью, поэтому, если бы на ходовой винт и шпиндельную бабку были установлены одинаковые шестерни, шпиндель не совершал бы того же количества оборотов, что и ходовой винт. В этом случае, если бы при расчете сменных шестерен использовалось фактическое количество ниток на дюйм ходового винта, результат был бы неверным; следовательно, чтобы избежать ошибок, следует использовать следующее общее правило, так как оно дает правильный результат независимо от передаточных отношений шестерен, соединяющих шпиндель и шпиндельную бабку:

Правило. — Сначала найдите количество ниток на дюйм, которое нарезается при установке шестерен одинакового размера на ходовой винт и шпиндель, либо путем фактической проверки, либо обратившись к табличке настроек. Затем поместите это число в числитель дроби, а количество ниток на дюйм, которые нужно нарезать, — в знаменатель; умножайте числитель и знаменатель на некоторое пробное число, пока не получите числа, соответствующие количеству зубьев в имеющихся шестернях. Произведение пробного числа и числителя (или «постоянной станка») представляет собой шестерню a для шпиндельной бабки, а произведение пробного числа и знаменателя — шестерню для ходового винта.

Токарные станки с составной гитарой. Когда передача устроена так, как показано на A, рис. 29, она называется простой гитарой, но иногда необходимо вставить две шестерни между шпиндельной бабкой и винтом, как на B, что называется составной гитарой. Метод расчета составной гитары практически такой же, как и для простой. Чтобы найти сменные шестерни, используемые в составной гитаре, поместите «постоянную винта», полученную по вышеуказанному правилу, в числитель, а количество ниток на дюйм, которые нужно нарезать, — в знаменатель дроби; разложите числитель и знаменатель на два множителя каждый и умножьте каждую «пару» множителей на одно и то же число, пока не получите значения, представляющие количество зубьев в доступных сменных шестернях. (Один множитель в числителе и один в знаменателе составляют «пару» множителей.)

Предположим, что станок нарезает 6 ниток на дюйм при использовании шестерен одинакового размера, и что количество зубьев в доступных шестернях составляет 30, 35, 40 и так далее, увеличиваясь на 5 до 100. Если нужно нарезать 24 нитки на дюйм, постоянная винта 6 помещается в числитель, а 24 — в знаменатель. Затем числитель и знаменатель делятся на множители, и каждая пара множителей умножается на одно и то же число, чтобы найти шестерни, таким образом:

 6 
 
 2 × 3 
 
 (2 × 20) × (3 × 10)
 
 40 × 30 

 — 
 = 
 ——— 
 = 
 ———————— 
 = 
 ——— 

 24 
 
 4 × 6 
 
 (4 × 20) × (6 × 10)
 
 80 × 60 

Последние четыре числа указывают шестерни, которые следует использовать. Верхние две с 40 и 30 зубьями являются ведущими шестернями, а нижние две с 80 и 60 зубьями — ведомыми. Ведущие шестерни — это шестерня a на шпиндельной бабке и шестерня c на промежуточной бабке, находящаяся в зацеплении с шестерней ходового винта, а ведомые шестерни — это шестерни b и d. Не имеет значения, какая из ведущих шестерен установлена на шпиндельной бабке, а какая из ведомых — на ходовом винте.

Дробные нитки. Иногда шаг резьбы дается как дробь дюйма, а не как количество ниток на дюйм. Например, может потребоваться нарезать резьбу с шагом 3/8 дюйма. Выражение «шаг 3/8 дюйма» следует сначала преобразовать в «количество ниток на дюйм». Количество ниток на дюйм (при однозаходной резьбе) равно:

 1 
 
 
 3 
 
 8 
 

 ——— 
 = 
 1  ÷ 
 — 
 = 
 — 
 =  22/3

 3 
 
 
 8 
 
 3 
 

 — 
 
 
 
 
 
 

 8 
 
 
 
 
 
 

Чтобы найти сменные шестерни для нарезания 2 2/3 нитки на дюйм на станке с постоянной винта 8 и сменными шестернями от 24 до 100 зубьев с шагом 4, действуйте следующим образом:

 8 
 
 2 × 4 
 
 (2 × 36) × (4 × 24) 
 
 72 × 96 

 — 
 = 
 ——— 
 = 
 ————————— 
 = 
 ———— 

 22/3 
 
 1 × 22/3 
 
 (1 × 36) × (22/3 × 24) 
 
 36 × 64 

В качестве другого примера предположим, что нам нужно нарезать 1 3/4 нитки на дюйм на станке с постоянной винта 8, и что шестерни имеют 24, 28, 32, 36, 40 зубьев и т. д., увеличиваясь на четыре до ста. Следуя правилу:

 8 
 
 2 × 4 
 
 (2 × 36) × (4 × 16) 
 
 72 × 64 

 — 
 = 
 ——— 
 = 
 ————————— 
 = 
 ———— 

 13/4 
 
 1 × 13/4 
 
 (1 × 36) × (13/4 × 16) 
 
 36 × 28 

Шестерни с 72 и 64 зубьями являются ведущими, а шестерни с 36 и 28 зубьями — ведомыми.

Сменные шестерни для метрических шагов. При нарезании винтов в соответствии с метрической системой обычно принято указывать шаг резьбы в миллиметрах, а не количество ниток на единицу измерения. Чтобы найти сменные шестерни для нарезания метрической резьбы при использовании станка с английским ходовым винтом, сначала определите количество ниток на дюйм, соответствующее заданному шагу в миллиметрах. Предположим, что нужно нарезать резьбу с шагом 3 миллиметра на станке с английским ходовым винтом и постоянной винта 6. Поскольку в одном дюйме 25,4 миллиметра, количество ниток на дюйм будет равно 25,4 ÷ 3. Поместите постоянную винта в числитель, а количество ниток на дюйм, которые нужно нарезать, — в знаменатель:

 6 
 
 
 25.4 
 
 6 × 3 

 ———— 
 = 
 6  ÷ 
 —— 
 = 
 —— 

 25.4 
 
 
 3 
 
 25.4 

 —— 
 
 
 
 
 

 3 
 
 
 
 
 

Числитель и знаменатель этого дробного выражения передаточного отношения сменных шестерен затем умножаются на некоторое пробное число для определения размера шестерен. Первое целое число, на которое можно умножить 25,4, чтобы получить в результате целое число, — это 5. Таким образом, 25,4 × 5 = 127; следовательно, одна шестерня со 127 зубьями всегда используется при нарезании метрической резьбы на станке с английским ходовым винтом. Другая шестерня, необходимая в этом случае, имеет 90 зубьев. Таким образом:

 6 × 3 × 5 
 
 90 

 ————
 = 
 ——

 25.4 × 5 
 
 127 

Поэтому для нахождения сменных шестерен для нарезания метрических шагов на станке с английским ходовым винтом можно использовать следующее правило:

Правило. — Поместите постоянную винта станка, умноженную на шаг требуемой резьбы в миллиметрах и умноженную на 5, в числитель дроби, а 127 — в знаменатель. Произведение чисел в числителе равно количеству зубьев для шестерни шпиндельной бабки, а 127 — это количество зубьев для шестерни ходового винта.

Если станок имеет ходовой винт с метрическим шагом, а нужно нарезать винт с заданным количеством ниток на дюйм, сначала найдите «метрическую постоянную винта» станка или шаг резьбы в миллиметрах, который был бы нарезан при использовании шестерен одинакового размера на ходовом винте и шпиндельной бабке; тогда метод определения сменных шестерен будет просто обратным тому, который уже был объяснен для нарезания метрической резьбы на станке с английским ходовым винтом.

Правило. — Чтобы найти сменные шестерни для нарезания английской резьбы на станке с метрическим ходовым винтом, поместите 127 в числитель, а количество ниток на дюйм, которые нужно нарезать, умноженное на метрическую постоянную винта и умноженное на 5, — в знаменатель; 127 — это количество зубьев на шестерне шпиндельной бабки, а произведение чисел в знаменателе равно количеству зубьев в шестерне ходового винта.

Рис. 30. Токарный станок с механизмом быстрой смены шестерен

Токарный станок с механизмом быстрой смены шестерен. Тип токарного станка, который широко используется в настоящее время, показан на рис. 30. Он известен как станок с механизмом быстрой смены шестерен, поскольку имеет систему зубчатых передач, которая избавляет от необходимости снимать сменные шестерни и заменять их шестернями других размеров для нарезания резьбы с различными шагами. Изменения подачи также осуществляются с помощью того же механизма, но движение подачи передается на суппорт через вал R, тогда как винт S1 используется для нарезания резьбы. Как объяснялось ранее, идея использования винта исключительно для нарезания резьбы заключается в том, чтобы предотвратить его чрезмерный износ, который имел бы место при постоянном использовании вместо вала R для подачи суппорта при точении.

Рис. 31. Вид с торца и сбоку механизма быстрой смены шестерен

Общая конструкция этого механизма быстрой смены шестерен и способ выполнения переключений для нарезания резьбы с разным шагом будут объяснены в связи с рис. 30, 31 и 32, на которых соответствующие детали обозначены одинаковыми буквами. Обращаясь к рис. 30, движение передается от шестерни s на шпиндельной бабке через паразитную шестерню I, которую можно перемещать в сторону для зацепления с любой из трех шестерен a, b или c (рис. 31). Этот конус из трех шестерен входит в зацепление с шестернями d, e и f, любую из которых можно зафиксировать на валу T (рис. 32) путем изменения положения рукоятки K. На валу T находится шестерня S, которую можно перемещать вдоль вала с помощью ручного рычага L, и благодаря шлицу или шпонке t скользящая шестерня и вал вращаются вместе. Вал T, несущий шестерни d, e и f и скользящую шестерню S, установлен в вилке Y, которую можно поворачивать вокруг вала N, что позволяет опустить скользящую шестерню S в зацепление с любой из восьми шестерен конуса C (рис. 31). Вал, на котором установлены восемь шестерен, имеет на конце малую шестерню m, находящуюся в зацеплении с шестерней n на ходовом валу, а последний, в свою очередь, приводит в движение ходовой винт, если только шестерня o не сдвинута вправо, выходя из зацепления, что является ее положением, кроме случаев нарезания резьбы.

Рис. 32. Виды в разрезе механизма быстрой смены шестерен

С помощью этого механизма восемь вариантов для различных резьб или подач получаются простым вводом шестерни S в зацепление с шестернями различного размера в конусе C. Поскольку скорость вала T зависит от того, какая из трех шестерен d, e и f зафиксирована на нем, восемь вариантов утраиваются путем изменения положения рукоятки K, что дает двадцать четыре. Теперь, сдвигая паразитную шестерню I, можно получить три изменения скорости для шестерен a, b и c, которые вращаются вместе, так что двадцать четыре варианта также утраиваются, давая в общей сложности семьдесят два изменения без снятия каких-либо шестерен, и если бы на шпиндельной бабке была установлена шестерня s другого размера, можно было бы получить совершенно другой диапазон, но такое изменение требовалось бы редко. Как показано на рис. 30, имеется восемь кнопок B из закаленной стали, по одной для каждой шестерни конуса C, расположенных на разной высоте в корпусе. Когда рычаг L сдвигается в сторону для изменения положения скользящей шестерни S, он опускается на одну из этих кнопок (которая входит в углубление на нижней стороне), и таким образом шестерня S приводится в правильное зацепление с любой шестерней конуса C. Чтобы переключить рычаг L, рукоятку тянут наружу против усилия пружины r (рис. 32), что выводит из зацепления защелку l и позволяет поднять рычаг, освободив его от кнопки; затем вилка Y поднимается или опускается, в зависимости от случая, и рычаг L со скользящей шестерней сдвигается в поперечном направлении в требуемое положение.

Рис. 33. Табличка настроек, показывающая положение рычагов управления для нарезания резьбы с различным шагом

Положение рычага L и рукоятки K для нарезания резьбы с различным шагом показано на табличке настроек или таблице, прикрепленной к станку и расположенной так, как показано на рис. 33. Верхняя секция a этой таблицы показывает различное количество ниток на дюйм, которое можно получить, когда паразитная шестерня I находится в положении, показанном на схеме A. Секция b дает изменения, когда паразитная шестерня перемещена, как показано на B, и, аналогично, секция c дает изменения для положения C паразитной шестерни. Горизонтальный ряд цифр от 1 до 8 под словом «stops» представляет восемь положений для рычага L, у которого под ним имеется пластина p (рис. 30) с соответствующими цифрами, а столбец слева показывает, должна ли рукоятка K быть выдвинута, находиться в центральном положении или быть нажата.

Чтобы найти, каким должно быть положение рычага L и рукоятки K для нарезания любого заданного количества ниток на дюйм, найдите, какой номер «стопора» находится прямо над количеством ниток, которые нужно нарезать, что укажет положение рычага L, а также какое положение должна занимать рукоятка K, как показано в столбце слева. Например, предположим, что станок должен быть настроен на нарезание восьми ниток на дюйм. Обратившись к секции a, мы видим, что рычаг L должен находиться в положении 4, а рукоятка K — в центре, при условии, что паразитная шестерня I находится в положении A, как это обычно бывает, поскольку все стандартные количества ниток на дюйм (стандарт США) от 1/4 дюйма до 4 дюймов в диаметре включительно можно нарезать при таком положении паразитной шестерни. В качестве другого примера предположим, что мы хотим нарезать двадцать восемь ниток на дюйм. Это указано в секции c, которая показывает, что рычаг L должен быть установлен в положение 3 с нажатой рукояткой K и паразитной шестерней, сдвинутой влево, как на C.

Простота этого метода по сравнению с трудоемкой операцией снятия и замены шестерен очевидна. Схема D справа показывает расположение зубчатых передач для нарезания девятнадцати ниток на дюйм. Шестерня с 20 зубьями устанавливается на шпиндельную бабку (вместо обычной с 16 зубьями), а шестерня с 95 зубьями — на ходовой винт, таким образом приводя последний напрямую, как при использовании обычных сменных шестерен. Конечно, следует понимать, что устройство механизма быстрой смены шестерен несколько варьируется на станках разных производителей.

ГЛАВА V

РАБОТА НА РЕВОЛЬВЕРНОМ СТАНКЕ

Револьверные станки предназначены для точения одинаковых деталей в больших количествах. Характерной особенностью револьверного станка является револьверная головка, которая установлена на суппорте и содержит инструменты, последовательно приводимые в рабочее положение путем индексации или поворота головки. Во многих случаях все необходимые инструменты могут удерживаться в револьверной головке, хотя часто возникает необходимость использовать другие инструменты, закрепленные на поперечном суппорте, для отрезки готовой детали, подрезки торца, накатки или для какой-либо другой операции. После того как револьверный станок оснащен инструментами, необходимыми для обработки определенной детали, он производит готовую продукцию гораздо быстрее, чем это было бы возможно при использовании обычного токарно-винторезного станка, главным образом потому, что каждый инструмент тщательно настраивается для точения или растачивания до требуемого размера, а револьверная головка позволяет быстро установить любой инструмент в рабочее положение. Револьверные станки также имеют системы упоров или калибров для управления перемещением суппорта револьверной головки и поперечного суппорта, чтобы регулировать глубину растачиваемого отверстия, длину цилиндрической части или ее диаметр; следовательно, токарные станки этого типа гораздо эффективнее обычных станков для точения одинаковых деталей, если только их количество невелико, и в этом случае преимущество револьверного станка может быть с лихвой перекрыто стоимостью специальной оснастки и временем, необходимым для «наладки» станка. (См. «Выбор типа токарного станка».)

Рис. 1. Револьверный станок Bardons & Oliver с двигателем и коробкой скоростей в передней бабке

Общее описание револьверного станка. Револьверный станок, показанный на рис. 1, имеет шестигранную револьверную головку A с отверстием на каждой грани, в которых удерживаются инструменты. Эта головка установлена на салазках B, которые несет седло C, перемещаемое вдоль станины для установки салазок револьверной головки относительно длины инструментов в головке и пространства, необходимого для индексации. Салазки револьверной головки можно перемещать в продольном направлении, вращая штурвал D, или подавать механически. Обычно ручная регулировка используется для быстрого перемещения суппорта, когда инструменты не режут, хотя иногда ручная подача предпочтительнее механической, когда инструменты находятся в работе, особенно если проходы короткие. После того как револьверный инструмент закончил проход, штурвал используется для возврата салазок в исходную точку, и в конце этого обратного движения револьверная головка автоматически индексируется или поворачивается на одну шестую оборота, тем самым приводя следующий инструмент в рабочее положение. Револьверная головка точно фиксируется в каждом из шести положений с помощью стопорного болта, который входит в пазы, выполненные в большом индексном кольце в основании головки. Зажимной рычаг E в верхней части шпинделя револьверной головки используется для жесткого закрепления головки на салазках, когда инструменты режут.

Прямое движение салазок для каждого положения револьверной головки контролируется упорами F, которые настраиваются в соответствии с обрабатываемой деталью. Когда детали точатся из пруткового материала, последний проходит через полый шпиндель передней бабки и выступает за конец шпинделя ровно настолько, чтобы позволить выточить одну из деталей. Пруток удерживается во время работы токарных инструментов цанговым патроном G. Этот патрон открывается или закрывается вокруг прутка путем вращения маховика H. После того как готовая деталь отрезана инструментом, закрепленным в поперечном суппорте J, патрон разжимается, и дальнейшее движение маховика H заставляет храповой подающий кулачок K и проходящий через него пруток продвинуться вперед. Это движение вперед продолжается до тех пор, пока конец прутка не упрется в стопорный калибр, удерживаемый в одном из отверстий револьверной головки, чтобы обеспечить подачу прутка ровно на нужную величину для точения следующей детали. На некоторых револьверных станках рычаг, управляющий патроном, также управляет механической подачей пруткового материала, который проталкивается через шпиндель до упора.

Иллюстрируемый станок имеет механическую подачу как для поперечного суппорта, так и для револьверной головки. Движение передается от того же вала L, который приводит в действие салазки револьверной головки, но изменения подачи независимы. Изменения подачи поперечного суппорта варьируются рычагами M, а для револьверной головки — рычагами N. Для многих операций на револьверных станках, таких как точение отливок и т. д., на шпиндель навинчивается кулачковый патрон, и деталь удерживается так же, как при использовании патрона на токарно-винторезном станке. Иногда используются патроны со специальными кулачками для удержания отливок неправильной формы или специальные приспособления для удержания деталей, которые привинчиваются к планшайбе. Маленькая рукоятка O предназначена для перемещения поперечного суппорта вдоль станины, когда это необходимо для подачи инструмента в поперечном направлении.

Этот конкретный станок приводится в движение двигателем, расположенным в задней части передней бабки, причем соединение со шпинделем осуществляется через зубчатую передачу. Необходимые изменения скорости достигаются как путем изменения скорости двигателя, так и путем переключения шестерен в передней бабке. Двигатель управляется штурвалом P, а шестерни переключаются показанными вертикальными рычагами.

Хотя многие из упомянутых особенностей являются общими для револьверных станков в целом, следует понимать, что детали, такие как рычаги управления, расположение упоров и т. д., варьируются на револьверных станках разных производителей.

Рис. 2 и 3. Схемы, показывающие оснастку револьверного станка для обработки отливки ступицы автомобиля

Пример работы на револьверном станке. На схемах рис. 2 и 3 показана операция на револьверном станке, типичная во многих отношениях. Обрабатываемая деталь — отливка ступицы для автомобиля, которая обрабатывается в две серии операций. Первая серия показана на виде в плане, рис. 2. Отливка A удерживается в трехкулачковом патроне B. Инструмент № 1 на поперечном суппорте оснащен двумя резцами и выполняет черновое подрезание фланца и торца, в то время как внутренняя и внешняя поверхности цилиндрической части подвергаются черновому растачиванию и точению комбинированным расточным и токарным инструментом № 2. Этот инструмент имеет, в дополнение к обычному расточному стержню, кронштейн или резцедержатель, который выступает над деталью и несет резцы, работающие по верхней поверхности. Затем в действие вступают инструменты № 3 и 4: № 3 чистовой обработкой обрабатывает поверхности, черновые проходы по которым были выполнены инструментом № 2, а № 4 выполняет чистовое подрезание фланца и торца ступицы. Подробный вид сбоку инструмента № 3 (который практически такой же, как № 2) показывает расположение резцов C и D, один из которых точит цилиндрическую поверхность, а другой снимает фаску с торца ступицы. Отверстие в ступице затем чистовой обработкой доводится инструментом № 5, который представляет собой ступенчатую развертку, обрабатывающую отверстие и зенковку до требуемого размера с очень жесткими допусками. Поверхности, обработанные упомянутыми различными инструментами, обозначены на сечении E ступицы, где цифрами показано, какие инструменты используются на каждой поверхности.

Для второй серии операций положение ступицы меняется на обратное, и она удерживается в пружинном или цанговом патроне, как показано на виде в плане на рис. 3. Готовый цилиндрический конец ступицы вставляется в разрезную цангу F, которая втягивается в коническое цанговое кольцо стержнем G (управляемым штурвалом H, рис. 1), тем самым плотно зажимая цангу вокруг отливки. Первая операция — это подрезание стороны фланца и торца ступицы инструментом № 6 на поперечном суппорте, который показан в рабочем положении. Широкий резец H используется для подрезания фланца и чистовой обработки большого галтели, а торец подрезается меньшим резцом I. Когда эти инструменты отводятся, инструмент № 7 подводится для чернового точения внешней стороны цилиндрического конца (подготовка к нарезанию резьбы) и чернового растачивания отверстия. Эти же поверхности затем чистовой обработкой доводятся инструментом № 8. Расположение инструментов № 7 и 8 показано на детальном виде. Инструмент J точит часть, на которой будет нарезана резьба; инструмент K точит конец за резьбовой частью; а инструмент L снимает фаску с угла или кромки. Разверточный инструмент № 9 затем индексируется в рабочее положение для чистовой обработки отверстия и снятия небольшой фаски с внешней кромки. В то же время фасонный инструмент № 10, удерживаемый в задней части поперечного суппорта, подается для снятия фаски с фланца под углом 60 градусов. Заключительная операция — нарезание резьбы на конце, которое выполняется плашкой № 11. Расточные стержни инструментов № 2, 3, 7 и 8 снабжены пилотами N, которые входят в плотно пригнанные втулки, удерживаемые в шпинделе, для стабилизации стержня во время резания. Это распространенный метод поддержки инструментов револьверного станка.

Подача револьверной головки как для первой, так и для второй серии операций составляет 1/27 дюйма на оборот, а скорости — 60 оборотов в минуту для черновых проходов и 90 оборотов в минуту для чистовых проходов. Общее время на полную обработку одной такой отливки составляет около 7 1/2 минут, что включает время, необходимое для установки детали в патрон.

Рис. 4. Первый цикл операций при чистовой обработке маховиков бензинового двигателя на револьверном станке Pond

Обработка маховиков на револьверном станке. На рис. с 4 по 6 включительно показано, как маховик бензинового двигателя обрабатывается полностью за два цикла операций. Сначала маховик полностью обтачивается с одной стороны, отверстие растачивается и развертывается, а внешняя сторона обода доводится до чистового состояния; во втором цикле завершается обработка другой стороны маховика.

Во время первой операции деталь удерживается за внутреннюю часть обода с помощью четырехкулачкового патрона, оснащенного твердыми кулачками. Сторона обода, коническая окружность углубления, диск и ступица сначала подвергаются черновому точению с использованием инструментов, удерживаемых в резцедержателе суппорта. Затем отверстие подвергается черновому растачиванию стержнем C, который поддерживается во втулке в патроне, как показано на рис. 4. Внешняя сторона обода колеса одновременно подвергается черновому точению резцом, удерживаемым в удлиненном резцедержателе револьверной головки T (рис. 5), а коническая посадочная поверхность на внутренней стороне маховика точится с помощью резца A (рис. 4), удерживаемого в резцедержателе, прикрепленном к револьверной головке.

Рис. 5. Вид сбоку револьверной головки и инструментов для чистовой обработки маховиков — первая операция

Внешняя сторона обода колеса затем подвергается чистовому точению резцом V (рис. 5), удерживаемым в удлиненном резцедержателе револьверной головки, так же, как и черновым инструментом T. В то же время отверстие доводится до чистового состояния резцом в расточном стержне D (рис. 4). Сторона обода и ступица колеса также доводятся до чистового состояния в это время двумя подрезными резцами H и K, удерживаемыми в резцедержателях на грани револьверной головки. Когда выполняются чистовые проходы по ободу и ступице, деталь поддерживается втулкой на расточном стержне, которая входит в отверстие колеса, причем расточной резец и подрезные инструменты установлены в таком соотношении друг к другу, что окончательное растачивание отверстия завершается до того, как выполняются подрезные проходы.

Диск колеса затем подвергается чистовому подрезанию подрезным резцом, удерживаемым в держателе E, а коническая поверхность на внутренней стороне обода доводится до чистового состояния инструментом L одновременно. Пока выполняются эти последние операции, деталь поддерживается втулкой на опорной оправке J, которая входит в отверстие колеса. Отверстие окончательно развертывается до нужного размера разверткой F, удерживаемой в «плавающем» держателе развертки. Когда операция развертывания завершена, на внутренней стороне обода нарезается канавка для выхода инструмента N с использованием инструмента G, удерживаемого в резцедержателе суппорта. Первый цикл операций на маховике теперь завершен.

Рис. 6. Второй цикл операций на маховике

Затем маховик снимается с патрона, переворачивается и удерживается в «мягких» кулачках для второго цикла операций, причем кулачки соответствуют внешней стороне обода колеса. (Мягкие незакаленные кулачки используются для предотвращения повреждения чистовой поверхности обода.) Операции на этой стороне очень похожи на те, что выполнялись на другой стороне. Сначала сторона обода, внутренняя часть обода, диск и ступица подвергаются черновому точению с использованием инструментов, удерживаемых в резцедержателе суппорта. Затем внутренняя часть обода и диск доводятся до чистового состояния резцом, удерживаемым в резцедержателе P (рис. 6), который привинчен к грани револьверной головки. Деталь поддерживается во время этой операции втулкой, удерживаемой на опорной оправке U, имеющей пилот, который входит во втулку в патроне. Наконец, обод и ступица доводятся до чистового состояния подрезными резцами R и S, причем деталь поддерживается оправкой, как и прежде.

Эти операции иллюстрируют методы, применяемые на автомобильных заводах и в других цехах, где необходимо обрабатывать большое количество маховиков двигателей и т. д.

Рис. 7. Оснастка револьверного станка для обработки маховиков

Чистовая обработка маховика за одну установку на револьверном станке. Вид в плане A (рис. 7) показывает расположение инструментов для полной чистовой обработки маховика за одну установку. Отверстие для вала должно быть расточено и развернуто, а ступица подрезана с обеих сторон. Стороны и периферия обода также должны быть доведены до чистового состояния, а все четыре угла обода — скруглены. Инструменты для выполнения этой работы состоят из расточных стержней, развертки, подрезных головок на главной револьверной головке, револьверного резцедержателя на суппорте (несущего в данном случае три инструмента) и специального дополнительного бокового суппорта, прикрепленного к передней части суппорта с крайней левой стороны.

Отливка удерживается тремя специальными закаленными кулачками b в универсальном патроне. Эти кулачки захватывают деталь за внутреннюю сторону обода, оставляя место для инструмента, чтобы закончить заднюю сторону, не задевая корпус патрона или кулачки. Между кулачками патрона предусмотрены три упора c. Деталь прижимается к этим упорам во время затягивания в патроне, и они служат для ее установки так, чтобы спицы вращались без биения в отношении поперечного перемещения. Эти упоры также устанавливают отливку относительно упоров для перемещений револьверной головки и суппорта. Патрон несет втулку r подходящего диаметра для поддержки расточных стержней в главной револьверной головке, как будет описано.

В первой операции расточной стержень m выравнивается со шпинделем и вводится во втулку r в патроне. Двусторонний резец n затем подается через ступицу шкива для выравнивания литого отверстия. Во время растачивания отверстия корка на передней стороне обода и ступицы удаляется инструментом j. Затем в действие вводится инструмент k для чернового точения периферии, после чего инструмент e в боковом суппорте подается вниз для чистовой обработки задней стороны обода. Как только корка удалена, отверстие растачивается почти до нужного размера резцом n1 в стержне m1, и окончательно доводится разверткой q, установленной на плавающей оправке.

Резцы f, g и h в подрезной головке затем подводятся для чернового подрезания ступицы и обода и скругления углов обода на передней стороне. Эта операция полностью выполняется широкими чистовыми проходами. Подрезная головка, в которой удерживаются инструменты, снабжена пилотным стержнем t, который входит в готовое отверстие в ступице маховика и стабилизирует головку во время операции. Резцы f, g и h установлены в держателях, которые можно регулировать так, чтобы привести их в правильное положение для получения желаемых размеров. На этом черновые операции завершаются.

Периферия обода теперь доводится до чистового состояния резцом l в револьверном резцедержателе, который индексируется в правильное положение для этой операции. Задняя сторона обода доводится до чистового состояния тем же инструментом e, которым выполнялась черновая обработка. Затем инструмент e снимается и заменяется на d, который скругляет внутренний угол обода. Инструмент d также заменяется третьим инструментом для скругления внешнего угла задней стороны. Для чистовой обработки передних сторон обода и ступицы и скругления углов обода используется вторая подрезная головка, идентичная первой. Она показана в рабочем положении на рисунке. Резцы f1, g1 и h1 соответствуют резцам f, g и h, упомянутым ранее, и выполняют те же операции.

Оставшаяся операция чистовой обработки задней части ступицы выполняется резцом p. Этот резец снимается со стержня, который затем вставляется через отверстие; затем резец устанавливается обратно в свой паз, и задний торец ступицы подрезается путем подачи суппорта от передней бабки. На этом операции завершаются, маховик обработан за одну установку.

Чистовая обработка маховика со спицами за две установки. Виды в плане B и C (рис. 7) показывают расположение инструментов для чистовой обработки маховика со спицами, который должен быть обработан полностью. Это, конечно, требует двух операций. В первой из них (см. схему B) необработанная отливка зажимается за внутреннюю сторону обода обычными внутренними твердыми кулачками патрона b. Литое отверстие сначала подвергается черновому растачиванию резцом n, прикрепленным к концу расточного стержня m, и направляется опорой сверла d, шарнирно закрепленной на суппорте. Затем расточной стержень m1 приводится в положение, при этом опора сверла отводится в сторону. Этот стержень стабилизируется своей опорой во втулке r в патроне. Два резца, n1 и n2, используются для придания отверстию желаемой конусности, причем малый конец доводится до размера в пределах 0,002 дюйма от требуемого диаметра. Во время растачивания стержнем m1 корка на диске и ступице отливки разбивается инструментом k в револьверном резцедержателе. Последний затем сдвигается, чтобы привести инструмент j в положение для удаления корки на периферии колеса. Затем отверстие развертывается конической разверткой q, пилот которой поддерживается втулкой r.

Первая из подрезных головок теперь приводится в действие. Эта подрезная головка несет направляющую t, которая стабилизируется в конической втулке c, запрессованной в коническое отверстие ступицы для этой цели. Верхний резец f точит периферию, резец g точит ступицу и подрезает диск, а резец h подрезает обод. Четвертый резец e на нижней стороне головки подрезает ступицу. Эта отливка теперь обработана приблизительно до нужного размера.

Для чистовой обработки используются аналогичные резцы e1, f1, g1 и h1 в другой подрезной головке, причем последняя поддерживается конической втулкой c таким же образом. Для чистовой обработки берется очень легкий проход. Инструмент l в револьверном суппорте используется для скругления внешнего и внутреннего углов обода, что завершает работу на этой стороне отливки.

Во втором цикле операций, показанном на C, отливка зажимается снаружи мягкими кулачками b, которые расточены точно по диаметру готового обода. Деталь дополнительно поддерживается и центрируется с помощью скользящей втулки c, которая имеет коническую форму для плотной посадки в готовое отверстие ступицы и точно опирается на втулку r в патроне. Эта втулка снабжена резьбовым кольцом для запрессовки ее в деталь и извлечения обратно. Сначала с помощью резца k в револьверной резцедержавке снимается литейная корка с полотна, внутренней поверхности и торца обода. Затем эти поверхности подвергаются черновой обработке резцами f, g и h в торцовочной головке. Последняя поддерживается направляющей t, которая входит в отверстие скользящей втулки c, на которой базируется деталь. Далее выполняется чистовой проход резцами f1, g1 и h1 в чистовой торцовочной головке, что завершает операцию.

Инструменты для токарно-револьверных станков. Работа на токарно-револьверном станке после правильной настройки инструментов не представляет особой сложности, однако проектирование и изготовление оснастки, определение последовательности операций для достижения наиболее эффективных и точных результатов, а также установка инструментов на станок требуют как навыков, так и опыта. Для некоторых видов работ, особенно довольно сложного характера, многие инструменты должны быть спроектированы специально, хотя существуют определенные стандартные типы инструментов, используемые на токарно-револьверных станках и приспособленные для общих токарных операций. Некоторые из основных типов рассмотрены ниже.

Рис. 8. Различные типы инструментальных блоков для токарно-револьверного станка

Инструментальные блоки. Инструменты этого типа используются для точения пруткового материала. Существует множество различных конструкций, некоторые из которых показаны на рис. 8, 9 и 10. Инструментальные блоки устанавливаются в револьверную головку и имеют люнеты, расположенные напротив токарных резцов для поддержки обрабатываемой детали. Инструментальный блок, показанный на A, рис. 8, предназначен для черновой обработки. Резец a представляет собой пластину из быстрорежущей стали, скошенную на режущем конце для получения острой кромки. Он выполняет касательное срезающее точение по верху прутка, а последний удерживается от отжима с помощью регулируемого люнета b из закаленной инструментальной стали. Этот инструмент считается более эффективным, чем насадная головка, когда необходимо снять значительный припуск. Если требуется высокая чистота и точность, за черновым блоком должен следовать чистовой инструментальный блок, показанный на B, однако в большинстве случаев, особенно если деталь в дальнейшем будет нарезаться плашкой, чистовой проход не требуется.

Чистовой инструментальный блок B также используется после насадной головки, если требуется особая точность или чистота поверхности. Этот инструмент предназначен только для легких чистовых проходов с припуском от 0,005 до 0,015 дюйма на диаметр. Резцы изготавливаются из квадратной инструментальной стали стандартных размеров, затачиваются и устанавливаются для выполнения чистового строгального прохода. Данный конкретный инструмент имеет два резцедержателя, что позволяет обрабатывать два диаметра одновременно. Если необходимо проточить большее количество размеров, можно установить дополнительные резцедержатели.

Инструментальный блок с одним резцом, показанный на C, крепится непосредственно к торцу револьверной головки, а не удерживается хвостовиком в отверстии головки, и предназначен для тяжелых режимов резания, необходимых при точении прутков сравнительно большого диаметра. Резцедержатель a поворачивается на шпильке, что позволяет отводить резец от детали при обратном ходе, предотвращая повреждение обработанной поверхности. Резец из быстрорежущей стали заточен для выполнения бокового точения по торцу прутка. Последний поддерживается роликами b из закаленной и шлифованной инструментальной стали, которые вращаются на закаленных и шлифованных осях. Эти ролики установлены на поворотных рычагах, имеющих винтовую регулировку для разных диаметров. Их также можно регулировать параллельно прутку, что позволяет устанавливать их как перед резцом, так и за ним. Отверстие в основании позволяет прутку проходить внутрь револьверной головки, если его диаметр не превышает диаметр отверстия головки.

Инструментальный блок, показанный на D, аналогичен только что описанному, за исключением того, что он имеет два или более резцов и роликовые люнеты, что позволяет одновременно обрабатывать разные диаметры. Резцы заточены для выполнения бокового точения. Обычно это обеспечивает удовлетворительную чистоту, но если требуется особая точность и гладкость, следует использовать два инструмента: один для черновой и один для чистовой обработки, причем последний затачивается для выполнения легкого чистового строгального прохода.

Инструментальный блок для точения конусов, показанный на E, предназначен для точного точения конусов на деталях из латуни или чугуна при снятии небольшого припуска. Конусность достигается за счет поперечного перемещения резцовых салазок по мере подачи револьверной головки. Инструментальный блок для точения конусов, показанный на F, вместо резца с одной вершиной снабжен широким резцом a. Этот инструмент предназначен для точения конических деталей малого или среднего диаметра, требующих использования опоры, которую невозможно обеспечить с помощью прямого фасонного резца и держателя, установленного на поперечном суппорте. Резец подпирается показанными винтами, которые также обеспечивают регулировку для различных конусов в ограниченном диапазоне. Пруток поддерживается тремя люнетами, которые также имеют винтовую регулировку.

Рис. 9. Различные типы инструментальных блоков для токарно-револьверного станка

Примеры точения с помощью инструментальных блоков. Инструментальные блоки используются не только для цилиндрического и конического точения торца прутка, но и для многих других операций. На рис. 9 и 10 показан ряд инструментальных блоков различных конструкций с примерами работ, для которых предназначен каждый из них. Хотя эти инструменты спроектированы для конкретных деталей, они, разумеется, могут быть адаптированы для других работ с небольшими модификациями.

Инструментальный блок пилотного типа, используемый для чистовой обработки после удаления основного припуска черновыми инструментами, показан на A, рис. 9. Деталь, представляющая собой конус шарикоподшипника, показана пунктирными линиями на a, а также на детальном виде справа. Пилот b входит в деталь до того, как любой из резцов начинает воздействовать на соответствующую поверхность. Перевернутый резец c, который калибрует фланец конуса, удерживается в нужном положении зажимом d, прижимаемым винтом с буртиком. Резец дополнительно фиксируется относительно скошенного плеча на g установочными винтами f и регулируется вперед винтом e. Ослабив винты f и винт с буртиком, резец можно извлечь для заточки. Резец h регулируется на нужный диаметр винтами l, после чего зажим k выравнивается винтом j. Затем винт с буртиком m используется для фиксации инструмента на месте. Резец изготовлен из прутковой стали и слегка вогнут на режущем конце для придания остроты режущей кромке. Регулировочный винт o, проходящий через пластину p, предотвращает отжим резца от детали. В пластине этого регулировочного винта имеются пазы, что позволяет не выкручивать винты при необходимости снятия пластины и резца для заточки. Пилот b жестко удерживается в корпусе инструмента установочным винтом r. Отверстие s через хвостовик облегчает извлечение пилота в случае необходимости.

Пилотный инструментальный блок для чистовой обработки другого типа конуса шарикоподшипника показан на B. Форма самой детали обозначена пунктирными линиями a и детальным видом. Этот инструмент по своей конструкции несколько похож на только что описанный. Резцы b и c перевернуты и используются для подрезки торца фланца на d и его точения до нужного диаметра. Эти резцы удерживаются зажимом f и винтами g и регулируются вперед винтом h. Резец j, работающий по верху прутка, опирается на подкладку под нужным углом и регулируется вверх или вниз винтами k. Зажим l, который прижимается к этому инструменту, скошен в соответствии с углом инструмента. Этот зажим закреплен показанным винтом с буртиком и выравнивается установочными винтами s. Регулировочный винт p предотвращает сползание резца назад. Отверстия в пластине регулировочного винта в данном случае также выполнены в виде пазов, поэтому при необходимости извлечения резца из держателя не потребуется выкручивать какие-либо винты.

Инструментальный блок для чистовой обработки конуса тяги швейной машины показан на C. Этот инструмент также относится к пилотному типу. Резцы в нем работают на противоположных сторонах конуса a. Перевернутый резец b калибрует цилиндрическую часть конуса, в то время как передний резец d установлен под нужным углом для чистовой обработки конической части. Задний резец b удерживается на месте зажимом g и винтом с буртиком. Он регулируется вперед винтом h в пластине i, которая крепится винтами, как показано на рисунке. Пилот удерживается установочным винтом и легко извлекается путем вставки небольшого стержня в отверстие l, проходящее через хвостовик. Резец d удерживается зажимом m и регулируется винтом n, который проходит через резьбовое отверстие в пластине o. Отверстия под винты в обеих регулировочных пластинах i и o выполнены в виде пазов для облегчения их снятия.

Рис. 10. Примеры конструкций инструментальных блоков

Инструментальный блок, показанный на A, рис. 10, используется для чистовой обработки втулки двухконусного подшипника a. Резцы расположены таким образом, что все они режут по центру; то есть режущие кромки лежат в горизонтальной плоскости. Перевернутый резец b сзади формирует короткую угловую поверхность, а резец c спереди формирует длинную коническую часть подшипника. Большой диаметр протачивается до нужного размера резцом d. Пилот e имеет опору в отверстии, почти равную длине детали, и снабжен масляными канавками, как показано на рисунке. Конический хвостовик этого пилота имеет резьбовое отверстие для винта i, который проходит через всю длину хвостовика и используется для подтягивания пилота к его посадочному месту. Нет необходимости снимать пластину регулировочного винта k, чтобы извлечь резец b, так как последний можно вытянуть спереди после ослабления винта с буртиком m. Резец c извлекается путем снятия пластины регулировочного винта s после ослабления винта с буртиком n. Резец d удерживается в пазу типа «ласточкин хвост» двумя установочными винтами q без головок. Он также подпирается регулировочным винтом в пластине s. Все эти регулировочные винты должны иметь мелкую резьбу, скажем, от 32 до 40 ниток на дюйм, и быть точно подогнаны, чтобы они не ослабевали после регулировки.

Инструментальные блоки, показанные на B и C, рис. 10, предназначены для точения сторон холостого шкива швейной машины. Этот шкив (показан пунктирными линиями) обрабатывается за две операции. Инструментальный блок для чистовой обработки стороны шкива, на которой ступица выступает за пределы обода, показан на B. Перевернутый резец a, который подрезает торец ступицы, удерживается зажимом c (четко показан на виде с торца) с нижней стороны и не имеет регулировки. Винт с буртиком d ввернут в этот зажим, который удерживается от смещения установочным штифтом f. Пилот g имеет малый диаметр хвостовика, так что инструмент a может быть установлен таким образом, чтобы обеспечить удаление всех заусенцев вокруг отверстия ступицы. Пилот удерживается установочным винтом и снабжен масляными канавками. Резец j калибрует наружную поверхность ступицы, а резец k подрезает сторону обода шкива. Оба эти резца удерживаются зажимом l и винтом с буртиком m. На этом инструменте не используются боковые пластины, и все резцы легко извлекаются.

На эскизе C показан инструментальный блок, используемый для второй операции. Поскольку ступица находится вровень с ободом на стороне, для которой предназначен этот инструмент, для подрезки обеих поверхностей требуется только один резец. Это выполняется широким резцом a, который удерживается в пазу типа «ласточкин хвост» в передней части инструмента и крепится зажимом b и винтом с буртиком c. Втулка d, в которой поддерживается конец оправки детали, удерживается винтом с буртиком e, и для получения необходимого сжатия корпус инструмента прорезан до точки f. Эта втулка снабжена масляными канавками, а одна сторона ее срезана для прохода резца a. Пилотный конец оправки, на которой установлена деталь, на 1/16 дюйма меньше отверстия шкива, что позволяет резцу заходить достаточно глубоко, чтобы предотвратить образование заусенца, который может возникнуть на кромке отверстия. Диск i вставлен позади втулки d, чтобы последнюю можно было легко извлечь, пропустив стержень через полый хвостовик. Специальный патрон, используемый для этой второй операции на холостом шкиве, навинчивается на шпиндель, а деталь устанавливается на выступающую оправку и приводится в движение штифтами, входящими в отверстия в полотне шкива. Оправка выполнена с посадкой с натягом для детали, а конец или пилот имеет скользящую посадку во втулке инструментального блока. Цековка в ступице оправки обеспечивает зазор для ступицы шкива, которая с одной стороны выступает за пределы обода.

Рис. 11. (A) Насадная головка и держатель. (B) Пружинная резьбонарезная плашка и плавающий плашкодержатель

Насадные головки. Насадная головка, подобная показанной на A на рис. 11, иногда используется вместо инструментального блока (особенно при точении латуни) для коротких черновых проходов перед операцией нарезания резьбы. Точение осуществляется режущими кромками e, а проточенная часть входит в головку и поддерживается ею. Если этот тип инструмента используется для длинных прямых проходов, особенно на квадратном прутке и при изготовлении винтов с большими головками из прутка, за ним всегда должен следовать чистовой инструментальный блок для обеспечения точности работы. Насадную головку можно легко заточить путем шлифования торцов без существенного изменения режущего размера. Небольшую регулировку можно получить с помощью зажимного кольца, показанного слева, хотя это обычно не используется. При изготовлении этих головок их следует развертывать на конус с задней стороны для обеспечения зазора для режущих кромок. При точении стали режущая кромка должна находиться примерно на 1/10 диаметра выше центра, тогда как для латуни она должна быть на осевой линии.

Рис. 12. Геометрическая регулируемая насадная резьбонарезная головка

Насадные головки также изготавливаются регулируемыми. Конструкция, показанная на рис. 12, особенно приспособлена для чистовой обработки латуни. Она также может использоваться для легких проходов по чугуну или стали, но ее использование вместо черновых или чистовых инструментальных блоков для общих работ не рекомендуется. За исключением резцов и винтов, полный инструмент состоит из трех частей, а именно: держателя, кулачка и кольца. Кулачок служит для регулировки резцов на разные диаметры. Регулировка производится двумя показанными винтами, величина которой указывается микрометрической шкалой. При настройке резцов на заданный диаметр рекомендуется использовать калиброванную пробку из закаленной стали нужного размера, при этом резцы регулируются по пробке.

Плавающие держатели для плашек и метчиков. Резьба на токарно-револьверном станке нарезается с помощью плашек для наружной резьбы и метчиков для внутренней резьбы, при этом плашка или метчик удерживаются в держателе, прикрепленном к револьверной головке. Простая форма плавающего плашкодержателя показана на B, рис. 11. Этот держатель был разработан для пружинного типа резьбонарезной плашки, показанной слева. Плашка зажимается в держателе a установочным винтом, а хвостовик b держателя вставляется в отверстие револьверной головки. Держатель a имеет удлинитель c, который проходит через полый хвостовик. Когда плашка прижимается к торцу детали, держатель a и его удлинитель перемещаются назад до тех пор, пока выступ d на держателе не войдет в зацепление с выступом e на хвостовике. Плашка и держатель затем удерживаются от вращения вместе с деталью, и плашка начинает нарезать резьбу. Она продолжает навинчиваться на деталь, при этом револьверная головка следует за ней, пока резьба не будет нарезана на требуемую длину; затем револьверная головка останавливается, и по мере того, как плашка и держатель a вытягиваются вперед, выступы d и e выходят из зацепления, так что плашка просто вращается вместе с деталью, не продолжая продвигаться. Затем шпиндель станка реверсируется, и по мере того, как револьверная головка отводится назад вручную, штифт f обходит и входит в паз g, тем самым удерживая плашку неподвижно; затем плашка свинчивается с нарезанного конца. Некоторые держатели метчиков также сконструированы так же, как этот плашкодержатель, в том, что касается механизма расцепления. Существует также много других конструкций, находящихся в эксплуатации, некоторые из которых работают по этому же принципу.

Самооткрывающиеся резьбонарезные головки. Тип плашкодержателя, показанный на B на рис. 11, неудобен из-за времени, необходимого для свинчивания плашки с нарезанного конца; поэтому самооткрывающиеся плашки широко используются в работе на токарно-револьверных станках. Как следует из названия, этот тип плашки, вместо того чтобы быть цельным, имеет несколько гребенок, которые открываются автоматически, когда резьба нарезана на требуемую длину. Затем револьверную головку можно вернуть в исходное положение без реверсирования шпинделя станка. Плашки открываются простым прекращением перемещения суппорта револьверной головки, при этом упор для подачи револьверной головки регулируется для обеспечения правильной величины хода.

Рис. 13. Геометрическая самооткрывающаяся и регулируемая резьбонарезная головка

Хорошо известная резьбонарезная головка самооткрывающегося типа показана на рис. 13. Гребенки открываются автоматически, как только перемещение головки замедляется, или их можно открыть в любой точке, просто придерживая турникет или рычаг, с помощью которого перемещаются салазки револьверной головки. Плашка снова закрывается с помощью небольшой рукоятки, выступающей под прямым углом из стороны головки. Закрытие можно выполнить вручную или автоматически, ввернув штифт в резьбовое отверстие напротив рукоятки и прикрепив небольшой кусок плоской стали к заднему краю салазок револьверной головки. Последний затем войдет в зацепление со штифтом при повороте револьверной головки, тем самым закрывая резьбонарезную головку. Эта головка имеет приспособление для черновой и чистовой обработки, которое управляется рукояткой A. Когда эта рукоятка перемещается вперед, гребенки раздвигаются на 0,01 дюйма для чернового прохода, тогда как возврат рукоятки закрывает и фиксирует гребенки для чистового прохода. Резьбонарезная головка имеет микрометрическую шкалу, которая используется при выполнении небольших регулировок для компенсации износа гребенок или для получения плотной или свободной посадки резьбы.

Рис. 14. Геометрический сборный метчик

Сборные метчики. Сборный метчик, показанный на рис. 14, является одной из многих различных конструкций, которые производятся. Они часто используются в практике токарно-револьверных станков вместо цельных метчиков. При использовании этого конкретного стиля сборного метчика регулируемый калибр A устанавливается на требуемую длину резьбы. Когда метчик подается на эту глубину, калибр входит в контакт с торцом детали, что заставляет гребенки автоматически сложиться. Затем инструмент отводится, после чего гребенки снова раздвигаются и фиксируются в нужном положении рукояткой, видимой сбоку держателя. Во всех операциях нарезания резьбы, будь то метчики или плашки, следует использовать подходящую смазочно-охлаждающую жидкость, так как при этом получается более качественная резьба и снижается износ инструментов. Свиное сало является хорошей смазкой, хотя более дешевые составы дают удовлетворительные результаты на многих видах работ.

Рис. 15. Различные типы инструментов для токарно-револьверного станка

Прочие инструменты для токарно-револьверных станков. Инструмент для снятия фаски, показанный на A, рис. 15, используется для заострения конца прутка перед запуском чернового инструментального блока. Это не только обрабатывает конец прутка, но и обеспечивает ровную поверхность для начала работы инструментального блока. Резец скошен на конце для формирования режущей кромки и удерживается под углом. Люнет состоит из раструбной втулки из закаленной инструментальной стали, которая поддерживает пруток во время выполнения прохода.

Упорные калибры B и C используются в револьверной головке для регулирования длины материала, подаваемого через шпиндель. Когда готовая деталь отрезана, необработанный пруток подается через шпиндель до упора в калибр, тем самым позиционируя его для следующей операции. Этот калибр может быть простым цилиндрическим куском закаленной стали, как на B, или иметь регулировочный винт, как на C; для специальных работ также требуются другие формы или виды. Упорные калибры на некоторых станках, вместо того чтобы удерживаться в револьверной головке, прикрепляются к поворотному рычагу или кронштейну, который закреплен на салазках револьверной головки и поворачивается в линию со шпинделем при подаче материала вперед.

Инструмент для центровочного сверления D предназначен для удержания стандартного комбинированного центровочного сверла и зенкера. Этот тип инструмента часто используется при точении деталей, которые впоследствии должны быть обработаны шлифованием, для формирования центра для шлифовального станка. Регулируемый токарный инструмент E используется для точения наружной поверхности заготовок зубчатых колес, ступиц шкивов или ободов небольших шкивов. Пилот a входит в готовое отверстие для поддержки инструмента, а резец b регулируется для точения на требуемый диаметр.

Держатель отрезного резца F (который удерживается на поперечном суппорте токарно-револьверного станка) обычно удобнее, чем обычная резцедержавка, так как пластину можно установить ближе к патрону. Пластина удерживается в наклонном положении, как показано на рисунке, для обеспечения переднего угла режущей кромки; наклонную пластину также можно регулировать по вертикали на ограниченную величину путем перемещения ее внутрь или наружу. Многорезцовый отрезной инструмент G удерживает две или более пластины и используется для отрезания нескольких шайб, колец и т. д. одновременно. Изменяя проставки между резцами, последние раздвигаются для работы разной ширины. Держатель плоского сверла H используется для сверления коротких отверстий, а также для формирования точного «пятна» или начальной точки для других сверл.

Инструменты для накатки показаны на I и J. Первый предназначен для накатки коротких участков и иногда зажимается поверх отрезного резца на поперечном суппорте, при этом конец отводится назад после накатки (как показано пунктирными линиями), чтобы не мешать работе, когда отрезной резец находится в работе. Инструмент для накатки J имеет хвостовик и удерживается в револьверной головке. Две накатки находятся на противоположных сторонах детали, так что давление накатки уравновешивается. Регулируя рычаги, удерживающие накатки, инструмент можно настроить на разные диаметры.

Три стиля держателей сверл показаны на K, L и M. Держатель K снабжен разрезной цангой (видна слева), которая затягивается на хвостовике сверла установочным винтом в держателе. Для этого держателя требуется отдельная цанга для каждого размера сверла. Держатель сверла с коническим хвостовиком L имеет стандартное коническое отверстие, в которое вставляется хвостовик сверла. Регулируемый тип держателя M широко используется, особенно на станках малого и среднего размера, когда требуются сверла нескольких размеров. Этот держатель представляет собой просто сверлильный патрон, оснащенный специальным хвостовиком. Для больших сверл рекомендуется простой стиль держателя K, и если требуется всего несколько размеров сверл, он более удовлетворительный и экономичный, чем регулируемый тип.

Различные типы небольших инструментов для токарно-револьверных станков, упомянутые выше для точения, нарезания резьбы, нарезания метчиками, накатки и т. д., являются лишь немногими из множества различных конструкций инструментов, используемых в практике токарно-револьверных станков. Естественно, оснастка для каждой конкретной работы должна быть несколько изменена в соответствии с условиями, определяющими каждый случай. Упомянутые инструменты, однако, представляют собой в общем виде основные типы, используемые в обычной практике. Некоторые из более специальных инструментов показаны в связи с примерами работы на токарно-револьверных станках, которые рассматриваются ниже.

Рис. 16. (A) Метод растачивания и точения поршней на станке Gisholt. (B) Специальный патрон и инструменты для точения, растачивания и отрезания эксцентриковых поршневых колец

Точение поршней бензиновых двигателей на токарно-револьверном станке. Изготовление поршней для газовых двигателей, особенно на автомобильных заводах, осуществляется в таких больших масштабах, что необходимы быстрые методы их механической обработки. На виде в плане A, рис. 16, показаны инструменты токарно-револьверного станка, используемые в одном цехе для выполнения этой работы. Как часто бывает целесообразно при работе в больших количествах, черновые отливки изготавливаются с дополнительными выступами, расположенными так, чтобы помочь в их удержании. Эти выступы, конечно, удаляются, когда деталь завершена. В данном случае отливка поршня a имеет кольцо длиной около 1 1/4 дюйма и немного меньшего диаметра, чем поршень, на зажимном конце. Поршень удерживается в подходящих кулачках патрона b, которые затягиваются против внутренней стороны этого кольца. Затем установочные винты в этих специальных кулачках затягиваются, тем самым зажимая отливку между точками винтов и кулачками. Этот метод удержания позволяет проточить всю наружную поверхность поршня, поскольку она выступает за пределы кулачков патрона. Это и является целью обеспечения поршня выступающим кольцом, за которое он удерживается.

Первая операция состоит в черновом растачивании переднего конца поршня. Двусторонний резец n удерживается в расточной оправке m, которая, в свою очередь, поддерживается держателем сверла, закрепленным на одной из граней револьверной головки. Эта оправка поддерживается втулкой в опоре сверла c, которая прикреплена к суппорту и может быть повернута в рабочее положение или из него по мере необходимости. После завершения этого прохода револьверная головка поворачивается наполовину, и отливка растачивается начисто аналогичным образом двусторонним резцом n1, удерживаемым в оправке m1, при этом опора сверла используется так же, как и в предыдущем случае. Затем опора отводится в сторону, чтобы позволить использовать токарные инструменты в револьверной резцедержавке.

Наружная поверхность поршня затем подвергается черновому точению резцом k в револьверной резцедержавке, которая поворачивается, чтобы привести этот резец в действие. Затем резцедержавка поворачивается в показанное положение, и наружная поверхность подвергается чистовому точению резцом j, который выполняет широкий чистовой проход. Револьверный держатель инструментов снова поворачивается, чтобы привести фасонный резец l в рабочее положение. Этот инструмент нарезает канавки для поршневых колец. Для продольного и поперечного перемещений револьверной резцедержавки, конечно, предусмотрены подходящие жесткие упоры.

Во второй операции поршень a переворачивается и удерживается в мягких кулачках, которые используются вместо закаленных кулачков b, показанных на иллюстрации. Эти кулачки расточены по наружному диаметру поршня, так что при закрытии они удерживают деталь точно или концентрично со шпинделем станка. В этой операции зажимное кольцо, за которое поршень удерживался ранее, отрезается, а торец поршня подрезается начисто. Если отверстие под поршневой палец должно быть обработано, необходима третья операция с использованием самоцентрирующей планшайбы и инструментов для растачивания и развертывания. (Они не показаны на иллюстрации.)

Точение поршневых колец на токарно-револьверном станке. Один из методов точения поршневых колец показан на B на рис. 16. Поршневые кольца нарезаются из чугунной цилиндрической заготовки, имеющей три выступа b, отлитых на одном конце и расположенных так, что их можно удерживать в трехкулачковом патроне. Эта цилиндрическая отливка имеет длину около 10 дюймов, и когда внутренние и наружные поверхности колец должны быть концентричными, отливка удерживается за выступы в обычных кулачках, поставляемых с патроном. (Устройство, используемое для точения и растачивания эксцентриковых колец, которое показано на иллюстрации, будет описано позже.)

Отливка a, из которой изготавливаются кольца, сначала подвергается черновому растачиванию двусторонним резцом n в расточной оправке m, после чего она растачивается начисто резцом n1 в оправке m1. Во время выполнения этих проходов оправки m и m1 поддерживаются своими удлиненными концами, которые входят во втулку r, расположенную в центральном отверстии патрона. Это обеспечивает жесткую опору, так что можно выполнять тяжелый проход.

Наружная поверхность отливки затем подвергается черновому точению резцом k, удерживаемым в револьверной резцедержавке. Затем эта резцедержавка поворачивается, чтобы привести в рабочее положение резец j, которым наружная поверхность протачивается точно в размер, при этом выполняется широкий чистовой проход. Резцедержавка снова поворачивается, чтобы привести держатель отрезного резца l в рабочее положение. Этот держатель содержит четыре пластины, установленные на надлежащем расстоянии друг от друга для получения колец желаемой ширины. Каждая пластина, справа налево, установлена немного позади предыдущей, так что кольца отрезаются одно за другим, при этом внешние кольца поддерживаются до тех пор, пока они не будут полностью отделены. После того как первые четыре кольца отрезаны, суппорт перемещается вперед до второго упора, и отрезаются еще четыре кольца, эта операция продолжается до тех пор, пока отливка не будет полностью разрезана на кольца.

Когда отверстие кольца должно быть эксцентричным по отношению к наружной поверхности, используется удерживающее устройство, показанное на иллюстрации. Отливка a привинчивается к сдвижной планшайбе c, а наружная поверхность подвергается черновому точению резцом k в резцедержавке. Затем в действие приводится чистовой резец j, и наружный диаметр протачивается точно в размер. Затем сдвижная планшайба c, несущая деталь, смещается на расстояние, равное желаемой эксцентричности, и деталь растачивается резцами n и n1, как и в предыдущем случае. Затем револьверная резцедержавка поворачивается, и инструменты l используются для отрезания колец. Причина чистовой обработки наружной поверхности в первую очередь заключается в получении гладких колец при отрезании, так как эта операция должна выполняться, когда деталь вращается концентрично с отверстием, а не с наружной поверхностью.

Очевидно, что этот метод дает гораздо больший выход колец, чем это возможно при их обработке примитивным способом на токарно-винторезных станках. Торцы колец могут быть обработаны во второй операции, если это желательно, или они могут быть отшлифованы, в зависимости от метода, используемого в цехе, где выполняется работа, и требуемой точности.

Рис. 17. Точение поршней бензиновых двигателей на токарно-револьверном станке Pratt & Whitney

Точение поршней на токарно-револьверном станке Pratt & Whitney. Токарно-револьверный станок, оснащенный инструментами для точения, подрезки и нарезания канавок поршней автомобильных бензиновых двигателей, показан на рис. 17. Поршень удерживается на разжимном цанговом патроне, который сконструирован так, что все пальцы прижимаются наружу с равным давлением и автоматически приспосабливаются к любым неровностям на внутренней стороне поршня. Инструмент A выполняет черновое точение наружной поверхности, и как только этот инструмент завершает свой проход, в торце поршня сверлится и развертывается центральное отверстие комбинированным сверлом и зенкером B. Затем револьверная головка индексируется на пол-оборота, и чистовой проход выполняется инструментом C. После того как цилиндрическая часть поршня проточена, инструменты, удерживаемые в специальном держателе E, прикрепленном к отрезному суппорту, используются для подрезки торцов поршня и нарезания канавок под поршневые кольца. Пока нарезаются канавки, наружный конец поршня поддерживается центром D. Центральное отверстие в торце также служит для поддержки поршня при шлифовании до требуемого диаметра на круглошлифовальном станке. Кромка на открытом конце поршня также может быть подрезана под прямым углом, а внутренний угол скошен крючковым резцом, установленным на заднем поперечном суппорте, хотя обычно это делается в отдельной операции. (Это обеспечивает точную поверхность, за которую можно удерживать этот конец при шлифовании.)

Эта иллюстрация (рис. 17) очень четко показывает упоры, которые автоматически отключают подачу револьверной головки. Кронштейн F привинчен к передней части станины и содержит шесть упорных стержней G (по одному для каждой позиции или стороны револьверной головки). Когда один из этих упорных стержней ударяет по рычагу H, подача отключается, при этом упор регулируется так, чтобы выключить подачу, когда инструмент завершил свой проход. Рычаг H автоматически выравнивается с упорными стержнями для разных сторон револьверной головки с помощью кулачка J на основании револьверной головки. Ролик K прижимается к этому кулачку и через показанный соединительный вал и рычаг заставляет рычаг H перемещаться напротив упорного стержня для той грани револьверной головки, которая находится в рабочем положении. Рычаг L используется для включения подачи, а рычаг R — для ее отключения вручную.

Индексация револьверной головки в конце обратного движения суппорта управляется упором M, по которому ударяет стержень N, тем самым освобождая стопорный болт, чтобы револьверная головка могла повернуться. Этот упор M регулируется вдоль станины в положение, зависящее от длины инструментов револьверной головки и расстояния, на которое револьверная головка должна отойти назад, чтобы позволить инструментам освободиться при повороте.

Рис. 18. Токарно-револьверный станок Pratt & Whitney, оснащенный специальным приспособлением для точения эксцентриковых поршневых колец

Приспособление для точения поршневых колец. На рис. 18 показано специальное приспособление, примененное к токарно-револьверному станку Pratt & Whitney для точения эксцентриковых поршневых колец газовых двигателей. Растачивание отливки кольца, точение наружной поверхности и отрезание колец выполняются одновременно. Внутренняя часть отливки протачивается концентрично со шпинделем станка тяжелой расточной оправкой, конец которой жестко поддерживается втулкой в шпинделе. Суппорт, несущий инструмент для наружного точения, установлен на тяжелой отливке, которая охватывает револьверную головку. Наружная поверхность отливки кольца протачивается эксцентрично по отношению к отверстию в результате движения инструмента внутрь и наружу, сообщаемого кулачком на валу A, который вращается от шпинделя станка через показанную зубчатую передачу. За каждый оборот детали инструмент отходит от центра и приближается к нему на величину, достаточную для обеспечения требуемой эксцентричности. Когда инструменты для точения и растачивания подаются вперед примерно на 2 дюйма, в действие вступают отрезные инструменты, удерживаемые в держателе B. Конец каждого отрезного инструмента, справа налево, установлен немного дальше от детали, чем предыдущий инструмент, так что торцевые кольца всегда отрезаются первыми по мере подачи инструментов поперечным суппортом. Некоторое количество готовых колец можно увидеть в поддоне станка.

Рис. 19. Инструментальная оснастка для обработки заготовок червячных колес — токарно-револьверный станок Davis

Точение заготовок червячных колес на токарно-револьверном станке. Это вторая операция, ступица заготовки червячного колеса G (рис. 19) была предварительно расточена, развернута и подрезана с задней стороны. Отливка устанавливается на плотно пригнанную оправку, прикрепленную к планшайбе, привинченной к планшайбе станка, и приводится в движение двумя штифтами, которые входят в отверстия на задней стороне. Обод сначала подвергается черновому точению резцом A, который работает сверху, а сторона подвергается черновой подрезке зубчатым или рифленым резцом B. Затем используется аналогичный держатель инструмента, имеющий резец C и гладкий резец D, для точения обода до требуемого диаметра и чистовой обработки стороны. Торец ступицы подрезается резцами, установленными в конце оправок E и F, одна из которых является черновым резцом, а другая — чистовым. Оправка детали выступает за пределы ступицы, как можно заметить, и образует пилот, который поддерживает эти резцовые оправки. Изогнутый обод колеса протачивается до требуемого радиуса (подготовительно к нарезанию зубьев червячного колеса) фасонным резцом H, удерживаемым на поперечном суппорте.

Рис. 20. Точение заготовок конических зубчатых колес на токарно-револьверном станке Davis — первая операция

Точение заготовок конических зубчатых колес. На рис. 20 показан вид в плане инструментов, используемых для первой операции точения заготовок конических зубчатых колес (эти колеса используются для привода шпинделей сверлильных станков). Литое отверстие скашивается начисто на конце плоским сверлом A для формирования точной начальной поверхности для трехперого сверла B, которое следует за ним. Отверстие растачивается близко к требуемому размеру инструментом (не показан), удерживаемым в конце оправки C, и чисто обрабатывается разверткой D. Цилиндрический конец заготовки колеса или ступицы подвергается черновому и чистовому точению инструментами, удерживаемыми в держателях E и F соответственно. (Эти держатели были изготовлены с установкой под углом 45 градусов, вместо того чтобы находиться непосредственно над деталью, как обычно, чтобы резцы были видны при настройке станка.) Следует отметить, что патрон оснащен специальными кулачками, которые соответствуют конической части отливки.

Рис. 21. Вторая операция на заготовках конических зубчатых колес

Вторая и последняя операция на этой заготовке показана на рис. 21. Деталь A удерживается специальной поводковой планшайбой, прикрепленной к планшайбе станка. Эта поводковая планшайба имеет два штифта, которые входят в отверстия, просверленные в заготовке колеса, и предотвращают ее вращение. Заготовка также удерживается болтом B, который прижимает втулку к цилиндрическому концу. Сначала широкая коническая сторона, которая должна стать зубчатой частью колеса, подвергается черновому точению зубчатыми резцами C, а в торце заготовки формируется углубление токарным резцом в этом же держателе инструмента. Аналогичный держатель инструмента E, имеющий чистовые резцы, затем используется для чистовой обработки конической поверхности и углубления. Другие инструменты, видимые в револьверной головке, для этой второй операции не используются. Задний конус подвергается черновой и чистовой обработке инструментами, удерживаемыми на поперечном суппорте.

Операция точения гильз на токарно-револьверном станке с плоской револьверной головкой. «Токарно-револьверный станок с плоской головкой» назван так потому, что револьверная головка представляет собой плоскую круглую пластину, установленную на низком суппорте для обеспечения прямой и жесткой опоры от станины станка. Инструменты, вместо того чтобы удерживаться хвостовиками, вставленными в отверстия в револьверной головке, спроектированы так, что их можно жестко зажать на низкой круглой пластине револьверной головки.

Рис. 22. Вид в разрезе конической гильзы пресс-формы, которая протачивается на токарно-револьверном станке Hartness с плоской головкой, как проиллюстрировано на рис. 23–27 включительно

Интересный пример работы на токарно-револьверном станке с плоской головкой показан на рис. 22. Это стальная гильза, которая должна быть точно обработана до небольшой конусности, как внутри, так и снаружи, на концах требуются резьбовые и гладкие углубления, и, кроме того, необходимы одна или две второстепенные операции. Эта работа выполняется на токарно-револьверном станке Hartness с плоской головкой, построенном компанией Jones & Lamson Machine Co. Гильзы протачиваются из холоднотянутых бесшовных стальных труб с содержанием углерода 0,20 процента, и они обрабатываются со скоростью одна штука за девять минут. Трубы поступают на станок 12-футовыми отрезками, и труба, подвергающаяся обработке, конечно, подается вперед через полый шпиндель по мере отрезания каждой последующей гильзы.

Рис. 23. Первая операция на гильзе, показанной на рис. 22 — черновое точение и растачивание

Для чистовой обработки этой гильзы требуется пять различных операций. Во время первой операции гильза подвергается черновому растачиванию и точению за один проход инструментального блока (рис. 23), а углубление A (рис. 22) на наружном конце чисто обрабатывается в размер вторым резцом, расположенным в расточной оправке близко к револьверной головке. Затем револьверная головка индексируется на вторую позицию, что приводит резьбонарезное приспособление G в рабочее положение, как показано на рис. 24. После того как резьба нарезана, углубление B (рис. 22) протачивается плоским резцом K (рис. 25). Затем внутренняя и наружная поверхности чисто обрабатываются в размер инструментальным блоком, установленным на четвертой позиции револьверной головки и показанным в рабочем положении на рис. 26. Заключительная операция (рис. 27) выполняется тремя инструментами, удерживаемыми на вспомогательном поперечном суппорте револьверной головки, и состоит в закруглении углов на b и c (рис. 22) и отрезании готовой гильзы.

Одной из интересных особенностей, связанных с механической обработкой этой гильзы, является чистовая обработка внутренних и наружных конических поверхностей. Конусность снаружи составляет 3/32 дюйма на фут, в то время как отверстие имеет конусность всего 1/64 дюйма на фут, и эти поверхности обрабатываются одновременно. Используемый инструментальный блок относится к стандартному типу, за исключением вставной расточной оправки, а конусность снаружи достигается с помощью обычного приспособления, которое состоит из шаблона D (рис. 23) требуемой конусности, который заставляет токарный резец отходить с равномерной скоростью по мере его подачи вдоль. Для обеспечения внутренней конусности передняя бабка станка слегка поворачивается на своих поперечных направляющих с помощью конических клиньев. Благодаря этому простому методу двойной конус обрабатывается с требуемой точностью без специальных инструментов или оборудования.

Рис. 24. Вторая операция — нарезание внутренней резьбы

Рис. 25. Третья операция — точение углубления на заднем конце; инструмент показан отведенным

Рис. 26. Четвертая операция — чистовая обработка отверстия и наружной поверхности

Рис. 27. Пятая операция — закругление торцов, накатка на большом конце и отрезание

Как известно тем, кто знаком с этим станком, продольные перемещения револьверной головки, а также поперечные перемещения передней бабки управляются жесткими упорами. Передняя бабка этого станка имеет десять упоров, которые установлены в поворотном держателе и приводятся в рабочее положение по мере необходимости путем манипулирования рычагом спереди. Упоры для длины, или те, которые управляют перемещением револьверной головки, делятся на две общие группы, известные как «A» и «B». Каждая из этих групп имеет шесть упоров, так что для каждой из шести позиций или станций револьверной головки имеется по два упора, и, кроме того, доступны пять дополнительных упоров для любого одного инструмента путем зацепления штифта в задней части револьверной головки. Переключение с упоров «A» на «B» производится регулировкой рычага L (рис. 26), который также имеет нейтральное положение.

После того как инструментальный блок для чернового прохода, показанный в работе на рис. 23, достиг конца своего хода, дальнейшее перемещение останавливается упором группы «A». Затем инструмент для наружного точения отводится путем манипулирования рычагом E, а револьверная головка отводится назад и индексируется на вторую позицию, тем самым приводя резьбонарезное приспособление в рабочее положение. Скорость резания 130 футов в минуту, используемая для точения, снижается примерно до 30 футов в минуту для нарезания резьбы путем манипулирования рычагами H (рис. 24). После того как револьверная головка установлена другим упором группы «A», резьбонарезное приспособление приводится в действие нажатием небольшого плунжера I, который соединяет вертикальный приводной вал от шпинделя со шлицевым трансмиссионным валом J. Затем возвратно-поступательное движение передается резьбонарезной гребенке t, которая продвигается на рабочем ходе, а затем автоматически отходит назад, чтобы освободить резьбу на обратном ходе. Это движение повторяется до тех пор, пока резьба не будет нарезана на надлежащую глубину, как определено одним из упоров для передней бабки. Пока нарезается резьба, суппорт фиксируется на станине рычагом N (рис. 26). Было признано необходимым выполнить операцию нарезания резьбы перед выполнением чистового прохода наружной поверхности из-за небольшого искажения стенки гильзы, вызванного операцией нарезания резьбы.

После завершения нарезания резьбы револьверная головка поворачивается в третью позицию, как показано на рис. 25, и инструмент K для внутренней выточки B (рис. 22) устанавливается в рабочее положение и подается на необходимую глубину, определяемую другим поперечным упором. Для этой операции револьверная головка также фиксируется в заданном положении. Затем выполняются чистовые проходы для растачивания и обтачивания наружной поверхности с помощью резцовой головки, которая показана в конце своего рабочего хода на рис. 26. Эта резцовая головка аналогична той, что использовалась для черновой обработки, но оснащена резцами другой формы для получения требуемой чистоты поверхности. Наружный токарный резец имеет прямую режущую кромку, расположенную по касательной к цилиндрической поверхности под углом, в то время как расточной резец имеет режущую кромку большого радиуса. Вид с торца этой резцовой головки показан на рис. 27. Для чистового прохода используется уменьшенная подача, а скорость увеличена до 130 футов в минуту, что соответствует скорости, использовавшейся при черновой обработке.

Во время следующей и последней операции револьверная головка после поворота в положение, показанное на рис. 27, сначала устанавливается по упору группы «A», чтобы отрезной резец R спереди мог быть использован для закругления угла b (рис. 22). Затем рычаг упора L переключается, и револьверная головка перемещается ко второму упору группы «B». После этого закругляется угол c, а на гильзе выполняется проточка d двумя перевернутыми резцами S и T сзади, после чего готовая деталь отрезается отрезным резцом спереди. Поперечное перемещение этих трех резцов управляется жесткими упорами на поперечном суппорте, который перемещается вперед и назад с помощью ручного рычага O. После того как гильза отрезана, упор M, установленный на револьверной головке (рис. 26), поворачивается в рабочее положение, и труба автоматически подается вперед до откидного упора с помощью роликовой подачи, как только патрон освобождается при воздействии на рычаг Q. На этом цикл операций завершается. Разумеется, во время этих операций к инструментам подается обильное количество смазочно-охлаждающей жидкости, а хвостовики двух расточных резцов выполнены полыми, чтобы смазочно-охлаждающая жидкость могла подаваться через них непосредственно в зону резания.

Рис. 28. Инструментальное оснащение для токарной обработки заготовки скролл-шестерни на токарно-револьверном станке Acme

Патронные работы на токарно-револьверном станке. Два примера патронных работ на комбинированном токарно-револьверном станке Acme показаны на рис. 28 и 29. На рис. 28 представлено инструментальное оснащение для обтачивания цилиндрической детали A, которая зажата в трехкулачковом универсальном патроне. Передний фланец сначала подвергается черновой обточке отогнутым токарным резцом B. Диаметр регулируется одним из поперечных упоров D, который был предварительно настроен и управляет перемещением поперечного суппорта револьверной головки. Продольная подача отключается независимым упором после того, как фланец обточен. Этот станок имеет двенадцать продольных упоров: по одному на каждую грань револьверной головки и шесть вспомогательных упоров в дополнение к упорам для поперечного суппорта.

После черновой обработки фланца каретка револьверной головки жестко фиксируется или зажимается на станине для предотвращения любого продольного перемещения, и задняя сторона переднего фланца подвергается черновой обточке резцом B до диаметра ступицы, который указывается по лимбу микрометрического винта поперечной подачи. Затем каретка расфиксируется, включается вспомогательный упор № 7 (поворотом рукоятки на передней части суппорта), и цилиндрическая ступица обтачивается до заднего фланца, при этом подача отключается вспомогательным упором в момент, когда резец достигает фланца. Поперечный суппорт теперь перемещается наружу, включается продольный вспомогательный упор № 8, суппорт револьверной головки перемещается до упора, каретка фиксируется, и передние стороны обоих фланцев (переднего и заднего) подвергаются черновой подрезке резцами B и C. Затем револьверная головка поворачивается, и отверстие подвергается черновому растачиванию резцом E. После повторного поворота револьверной головки ступица и фланцы подвергаются чистовой обточке и подрезке резцами F и G, как описано для операции черновой обточки. Заключительной операцией является чистовое растачивание отверстия резцом H.

Рис. 29. Токарно-револьверный станок Acme, настроенный для обтачивания корпуса роликовой подачи

Операция, показанная на рис. 29, представляет собой обтачивание корпуса механизма роликовой подачи для токарно-револьверного станка. Отливка зажата в трехкулачковом универсальном патроне и сначала подвергается черновому растачиванию резцом A. Затем револьверная головка поворачивается, и боковая сторона корпуса и торец ступицы подвергаются черновой подрезке резцами в позиции B. Револьверная головка снова поворачивается для черновой обточки наружной поверхности ступицы и корпуса резцами C и D. Аналогичные резцы E и F затем используются для чистовой обработки этих же поверхностей, после чего торец ступицы и боковая сторона корпуса подвергаются чистовой обработке резцами G и H, аналогичными тем, что расположены в позиции B. Заключительной операцией является чистовое растачивание отверстия резцом J и прорезание канавки на наружной поверхности ступицы отогнутым резцом K.

Рис. 30. Револьверная головка и передняя бабка двухшпиндельного токарно-револьверного станка Jones & Lamson

Двухшпиндельный токарно-револьверный станок. Степень развития современных токарных станков, особенно для обработки дублирующих деталей в массовом производстве, иллюстрируется конструкцией токарно-револьверного станка, револьверная головка и передняя бабка которого показаны на рис. 30. Этот станок имеет два шпинделя и большую плоскую револьверную головку, которая удерживает двойной комплект инструментов, так что две одинаковые отливки или поковки могут быть обточены одновременно. Он был разработан в первую очередь для патронных работ и при необходимости может использоваться как одношпиндельный станок. Когда для одновременной обработки двух одинаковых деталей используются два шпинделя, требуется значительно больше времени на наладку станка, чем для обычного одношпиндельного типа, однако утверждается, что повышенная производительность, достигаемая при двухшпиндельной конструкции, с избытком компенсирует этот первоначальный недостаток. Производители считают одношпиндельный станок лучшим типом для обычных машиностроительных операций, независимо от того, обрабатывается ли деталь из прутка или является патронной заготовкой. С другой стороны, двухшпиндельный тип предпочтительнее, когда детали производятся в таких количествах, что время на наладку станка становится второстепенным фактором.

Когда двухшпиндельный станок используется как одношпиндельный, применяется патрон диаметром 17 дюймов, а когда работают оба шпинделя, используются два 9-дюймовых патрона. Общий контур револьверной головки квадратный, и инструменты жестко закреплены с минимальным вылетом с помощью резцедержателей и зажимных винтов, соединенных с прижимными пластинами. Два дублирующих комплекта инструментов зажимаются на каждой стороне револьверной головки, и они работают одновременно с двумя деталями, закрепленными в патронах или на планшайбах. В основном револьверная головка используется только в четырех позициях, но при использовании 17-дюймового патрона или планшайбы прижимные пластины могут удерживать угловые блоки, в которых закрепляются инструменты, что при необходимости дает четыре дополнительные операции за счет поворота револьверной головки в восемь позиций.

Рис. 31. Схема, показывающая инструментальное оснащение и последовательные этапы обработки заготовок звездочек на двухшпиндельном токарно-револьверном станке

Типичная работа, демонстрирующая применение двухшпиндельного токарно-револьверного станка, проиллюстрирована на рис. 31. Детали, подлежащие обточке, представляют собой звездочки, которые удерживаются в двух 9-дюймовых патронах. В первой позиции револьверной головки (которая показана на рисунке) внутренняя часть подвергается черновому растачиванию резцами A. Во второй позиции револьверной головки резцы B выполняют черновую подрезку внутренних сторон фланцев; резцы C подрезают наружные стороны фланцев, в то время как резцы D обтачивают торцы фланцев. В третьей позиции револьверной головки резцы E выполняют чистовое растачивание внутренней части фланцев; резцы F выполняют чистовую обточку наружной стороны фланцев, в то время как резцы G выполняют чистовую подрезку торцов фланцев. В четвертой позиции револьверной головки резцы H выполняют чистовое растачивание звездочек; резцы I завершают обточку наружной стороны фланцев, в то время как резцы J точно калибруют внутреннюю часть фланцев.

На двухшпиндельном токарно-револьверном станке каждая операция является двойной, а скорости варьируются в зависимости от характера резания; таким образом, если в одной позиции револьверной головки инструменты должны выполнять черновую обработку, это может быть сделано быстро, поскольку это не влияет на другие операции, которые выполняются впоследствии. Более того, если следующая операция должна выполняться с большой осторожностью, это может быть сделано без снижения скорости менее требовательных операций.

Рис. 32. Автоматический патронно-токарный станок Potter & Johnston

Автоматический патронно-токарный станок. Патронно-токарный станок, показанный на рис. 32, является автоматическим в своей работе: подача инструментов, поворот револьверной головки и т. д. выполняются автоматически после того, как станок должным образом настроен, а деталь установлена в патрон. Этот станок приспособлен для токарной и расточной обработки большого разнообразия отливок, поковок или деталей из пруткового материала, и его часто предпочитают использовать вместо токарно-револьверного станка с ручным управлением, особенно когда требуется большое количество одинаковых деталей. Он снабжен механизмом для управления поперечным суппортом, подачи суппорта револьверной головки вперед, быстрого возврата, поворота револьверной головки в новую позицию и быстрой подачи вперед для выполнения нового прохода. Перемещения поперечного суппорта и суппорта револьверной головки осуществляются кулачками, установленными на большом барабане E, расположенном под револьверной головкой, в то время как различные изменения скорости и подачи осуществляются упорами и пальцами, установленными на диске D, который закреплен на том же валу, на котором установлен кулачковый барабан. Этот вал с кулачковым барабаном и управляющим диском D совершает один оборот на каждую завершенную деталь. Кулачки для управления суппортом револьверной головки установлены на периферии барабана E. Ролик, который взаимодействует с угловыми гранями этих кулачков и передает движение револьверной головке, поддерживается промежуточным суппортом, имеющим зубья рейки, входящие в зацепление с шестерней на квадратном валу C. Поворачивая этот вал рукояткой, можно регулировать положение суппорта револьверной головки относительно кулачка для длинных или коротких деталей и длинных или коротких инструментов, в зависимости от требований.

Рис. 33. Вид станка сзади, показывающий механизм поперечного суппорта, приводную передачу и т. д.

Кулачки, которые управляют поперечным суппортом, установлены на правом конце барабана E и приводят в действие коромысло A (см. рис. 33), которое направлено по диагонали вверх. Задний конец этого коромысла имеет зубья рейки, входящие в зацепление с зубьями секторной шестерни, которая прикреплена к валу качания B. Со стороны передней бабки этот вал качания несет другую секторную шестерню, входящую в зацепление с зубьями рейки, выполненными на поперечном суппорте. Движение, передаваемое коромыслу кулачками, таким образом передается через шестерни и вал качания на поперечный суппорт.

Рис. 34. Автоматический механизм управления подачами и скоростями

Кулачковый барабан E приводится в движение шестерней, входящей в зацепление с зубчатым колесом, прикрепленным к его передней стороне. Эта шестерня приводится в движение через систему зубчатых передач от шкива L (см. рис. 34), который соединен ременной передачей со шпинделем. Таким образом, подачи всегда зависят от скорости шпинделя. С помощью планетарной передачи и соответствующих муфт движение, полученное таким образом от шпинделя, может быть ускорено для возврата револьверной головки для поворота и последующего продвижения ее к позиции резания, или очень замедлено для рабочей подачи вперед, когда инструменты находятся в работе. Эти изменения от медленной к быстрой подаче или наоборот управляются диском D. Этот диск несет пальцы, которые воздействуют на звездочку, расположенную позади диска в верхней части, и по мере поворота этой звездочки скорости изменяются за счет работы упомянутых зубчатых передач и муфт. Первый палец M, который воздействует на звездочку, поворачивает ее на одну шестую оборота, изменяя подачу с быстрой на медленную; следующий палец, который воздействует на нее, поворачивает ее еще на одну шестую оборота, изменяя подачу с медленной на быструю и так далее. Регулируя пальцы для каждой детали, изменения подачи происходят в нужное время. Маховик E соединен зубчатой передачей с кулачковым валом, на котором установлена звездочка, так что подачи могут быть изменены вручную, если это желательно.

В дополнение к этим пальцам изменения подачи, диск D имеет упор, который воздействует на рычаг, с помощью которого движение подачи останавливается, когда работа завершена. Четыре скорости подачи обеспечиваются коробкой передач быстрого изменения типа со скользящими шестернями, управляемой рукояткой K. При установке этой рукоятки в центральное положение подача отключается. На периферии диска D также закреплены упоры или кулачки N, которые воздействуют на горизонтальный качающийся рычаг P, соединенный тягой с вертикальным рычагом J, который управляет двумя скоростями шпинделя, предусмотренными на станке. Любая из этих скоростей может быть автоматически включена в любое время путем регулировки кулачков N на диске D.

Рычаг H соединяет или отключает приводной шкив от вала, на котором он установлен, тем самым запуская или останавливая станок. Квадратный вал G служит для управления барабанами вручную и поворачивается рукояткой. Вращение револьверной головки, которое происходит в конце ее хода, конечно, осуществляется автоматически. Упор, который можно увидеть на рис. 32 сбоку станины, установлен так, чтобы срабатывать механизм поворота револьверной головки в нужной точке хода, чтобы избежать столкновения между инструментами и деталью. Револьверная головка снабжена автоматическим зажимным устройством. Механизм сначала выводит стопорный палец, разжимает револьверную головку, поворачивает ее, затем вводит стопорный палец и снова зажимает револьверную головку.

Рис. 35. Простой пример работы, выполняемой на автоматическом патронно-токарном станке

Пример работы на автоматическом токарном станке. Деталь, выбранная для иллюстрации «наладки» и работы автоматического патронно-токарного станка, показана на рис. 35. Это вторая операция, и очень простая, которая наглядно проиллюстрирует задействованные принципы. В первой операции отверстие было просверлено, расточено и развернуто, малый торец втулки подрезан, а наружный диаметр обработан начисто, как показано на эскизе слева. (Увеличенный диаметр на конце использовался для закрепления детали в патроне.) Во второй операции (проиллюстрированной справа) увеличенный зажимной конец отрезается, и, чтобы избежать потери этого куска, он превращается в кольцо для другой части станка, для которой предназначена втулка; следовательно, наружный диаметр обтачивается, а наружный торец подрезается перед отрезанием кольца. Кроме того, во второй операции во втулке выполняется выточка, а наружный торец подрезается. Чтобы поверхности, обработанные во второй операции, были концентричны тем, что были обработаны в первой, патрон оснащен комплектом мягких «накладных кулачков», которые были тщательно расточены точно до диаметра удерживаемой детали.

Первое, что нужно определить при наладке станка этого типа, — это порядок операций. В данном конкретном случае порядок следующий: в первой позиции револьверной головки наружное кольцо подвергается черновой обточке, а наружный торец — черновой подрезке. Во второй позиции кольцо обтачивается до требуемого диаметра, а наружный торец обрабатывается начисто. Третья грань револьверной головки не оснащена инструментами, эта часть цикла отводится на отрезание кольца отрезным резцом на заднем поперечном суппорте. Четвертая операция — это выполнение выточки во втулке, а пятая операция — подрезка торца для удаления шероховатой поверхности, оставленной отрезным резцом.

Рис. 36. Вид станка спереди, настроенного для чистовой операции на втулке с выточкой и кольце, показанных на переднем плане и на рис. 35

Инструменты A и B (рис. 36), используемые для обтачивания наружной поверхности фланца, удерживаются в кронштейнах C, приболченных к грани револьверной головки. Эти кронштейны снабжены тремя отверстиями каждый для установки державок токарных резцов. Такое расположение позволяет одновременно обтачивать несколько диаметров в разных позициях, но для данной конкретной операции достаточно одного режущего инструмента для каждой державки. Для выполнения выточки используется специальное устройство, которое будет описано позже.

Рис. 37. Табличка на передней бабке станка, показанного на рис. 32, с указанием скоростей и подач

Определение изменений скорости и подачи. Как упоминалось ранее, конкретный станок, показанный на рис. 32, может быть настроен на два автоматических изменения скорости в соответствии с различными диаметрами детали. Сначала следует выбрать сменные шестерни, которые обеспечат требуемые скорости шпинделя. Эти сменные шестерни для различных скоростей перечислены на табличке скоростей и подач, прикрепленной к передней бабке станка (см. рис. 37). Можно использовать одну скорость из списка, приведенного для быстрого ряда шестерен, и одну из списка для медленного ряда, при условии, что в каждом случае не используются одни и те же шестерни. Диаметр кольца на детали, показанной на рис. 35, составляет 2 1/2 дюйма, а диаметр корпуса — 2 дюйма. Предполагая, что скорость резания для этой работы должна быть около 40 футов в минуту, небольшой расчет показывает, что 66 оборотов в минуту, обеспечиваемые быстрым рядом шестерен, эквивалентны скорости резания 43 фута в минуту на диаметре 2 1/2 дюйма. Более того, 78 оборотов в минуту, полученные от медленного ряда передач, дают около 41 фута в минуту на диаметре 2 дюйма. Шпиндельные шестерни, указанные для этих скоростей, поэтому устанавливаются на соответствующие пальцы в задней части станка.

Далее мы должны определить, на каких гранях револьверной головки разместить различные инструменты. Каждая грань револьверной головки пронумерована в соответствии с соответствующим кулачком подачи на барабане. Табличка скоростей и подач (рис. 37) дает различные подачи, получаемые на оборот шпинделя. Как будет видно, разные кулачки дают разные подачи. Кулачок № 1 имеет грубую подачу, подходящую для черновой обработки; кулачок № 2 — более тонкую подачу, приспособленную для чистовой обработки, и так далее. Поскольку первая операция состоит из черновой обточки, используется кулачок № 1. Кулачок № 2, который дает более тонкую подачу, используется для операции чистовой обточки. Кулачок № 4, который обычно используется для развертывания, в данном случае может быть использован для выполнения выточки, так как эта выточка предназначена только для зазора и может быть расточена с грубой подачей.

Заключительная операция, которая заключается в подрезке торца, может быть выполнена с любым кулачком, и может быть использован кулачок № 5. Следует понимать, что для операций подрезки указанные подачи не применяются. По мере того как ролик проходит через точку кулачка подачи в самом конце движения, подача суппорта револьверной головки постепенно замедляется до нуля; поскольку подрезка происходит на последних одной восьмой или одной шестнадцатой дюйма этого движения, она выполняется с подачей, которая постепенно уменьшается до нуля. Это, конечно, так, как и должно быть, и нет необходимости обращать внимание на табличные подачи при операциях подрезки.

Настройка суппорта револьверной головки. Следующая регулировка — это настройка суппорта револьверной головки. При выполнении этой регулировки револьверная головка устанавливается по отношению к детали так, чтобы инструменты имели лишь небольшой вылет, при этом кулачковый вал вращается вручную до тех пор, пока ролик кулачка не окажется в самой верхней точке кулачка подачи вперед, так что суппорт револьверной головки находится в крайнем переднем положении. Когда эта регулировка выполнена с помощью предусмотренных средств, установите упор срабатывания индексации револьверной головки так, чтобы поворачивать револьверную головку в нужной точке. После того как державка токарного инструмента и резец прикреплены к грани револьверной головки, кулачок № 1 устанавливается в рабочее положение и вращается вручную до тех пор, пока ролик не окажется в точке кулачка, а револьверная головка — в крайнем переднем положении своего движения. В этой точке державка инструмента устанавливается так, чтобы резец был достаточно далеко выдвинут вперед для завершения операции обтачивания. Затем кулачок подачи поворачивается назад, тем самым возвращая суппорт револьверной головки, и резец настраивается на обтачивание фланца до надлежащего диаметра для чернового прохода. Суппорт револьверной головки подается вперед и назад, пока резец регулируется, и когда он правильно установлен, фланец обтачивается, при этом кулачковый барабан подается вручную. Это первый пробный проход по детали.

Подрезной резец, показанный в рабочем положении на рис. 36, помещается на этой станции револьверной головки, удерживаясь в отверстии револьверной головки. Этот инструмент имеет пилотный стержень и державку, которая содержит подрезную пластину. Подавая вручную, как и раньше, инструмент регулируется по длине так, чтобы выполнить черновую подрезку детали до желаемого размера. Аналогичным образом настраиваются инструменты для чистовой обточки и подрезки для второй позиции револьверной головки, при этом кулачковый вал вращается вручную, чтобы привести эту вторую грань и второй кулачок в рабочее положение. (Инструмент для чистовой подрезки не показан на месте на рис. 36.)

Настройка кулачка поперечного суппорта. Как упоминалось ранее, третья грань револьверной головки не имеет инструмента, отрезание кольца выполняется во время этой части цикла операций. Было принято как должное, что при настройке суппорта револьверной головки между ним и патроном оставлено место для поперечного суппорта. Поперечный суппорт зажимается в продольном положении на станине, удобном для операции отрезания, которая выполняется инструментом D (рис. 36) в заднем резцедержателе, тем самым оставляя переднюю часть свободной для оператора. Когда должны выполняться как фасонная обработка, так и отрезание, фасонный резец обычно удерживается спереди, а отрезной резец — сзади, потому что более тяжелая и точная фасонная обработка может быть выполнена при вращении детали вниз по направлению к резцу в переднем резцедержателе, чем с резцом сзади, где он подвергается подъемному воздействию.

Рис. 38. Схема кулачков поперечного суппорта и механизма подачи

Расположение кулачков поперечного суппорта показано на рис. 38, который представляет собой вид с торца большого барабана E (рис. 32). Задний кулачок подачи — это тот, который должен использоваться, и поскольку эта операция отрезания короткая, она может быть выполнена во время возврата револьверной головки для позиции № 3. Поэтому кулачковый барабан вращается вручную до тех пор, пока грань револьверной головки № 3 не начнет возвращаться. Затем кулачки поперечного суппорта ослабляются, и задний кулачок подачи поворачивается так, чтобы только коснуться ролика R, который управляет рычагом A, при этом поперечный суппорт был отрегулирован почти до предела своего хода вперед, оставляя примерно достаточно движения для отрезания кольца. Затем задний кулачок подачи зажимается в этом положении.

Затем отрезной резец помещается в задний резцедержатель на надлежащей высоте. После этого суппорт заднего резцедержателя регулируется так, чтобы подвести острие отрезного резца к детали, и кулачковый барабан вращается вручную до тех пор, пока деталь не будет отрезана. Инструмент поперечного суппорта, конечно, устанавливается в надлежащем положении, чтобы сделать кольцо требуемой толщины. Подача вручную прекращается, когда ролик находится в точке кулачка; затем суппорт отрезного резца окончательно устанавливается на поперечном суппорте так, чтобы острие отрезного резца входило в отверстие ровно настолько, чтобы полностью отделить кольцо от втулки. Движение кулачкового барабана продолжается вручную до тех пор, пока ролик не окажется над точкой кулачка подачи. Затем поперечный суппорт отталкивается назад вручную до тех пор, пока кулачок и ролик снова не войдут в контакт, после чего кулачок возврата подводится и зажимается в положении, так что для ролика остается как раз место между кулачком подачи и кулачком возврата. Задний кулачок возврата (по мере продолжения ручной подачи кулачкового барабана) возвращает поперечный суппорт в его центральное положение. Поскольку для этой серии операций не используется передний инструмент (хотя инструмент показан в переднем резцедержателе, рис. 36), первые кулачки подачи и возврата оставляются там, где они оказались. Все эти регулировки кулачков можно выполнить с передней части станка.

Рис. 39. Гибкий расточной инструмент, используемый для выполнения выточки во втулке на автоматическом патронно-токарном станке

Настройка расточного инструмента для выполнения выточки. Подача суппорта револьверной головки теперь продолжается, чтобы убедиться, что отрезной резец возвращен в свое нормальное положение до того, как подрезной инструмент в следующей грани револьверной головки начнет работать. Подрезка втулки, что касается настройки инструмента, является лишь повторением операции подрезки в первой позиции револьверной головки. Затем настраивается инструмент для выточки. Этот инструмент, который показан схематично на рис. 39, очень прост по сравнению с несколько сложной операцией, которую он должен выполнять. Эта выточка предназначена только для зазора, и точные размеры и чистовая отделка не требуются. Инструмент для выточки состоит просто из тонкой расточной оправки, удерживаемой в револьверной головке и несущей резец, подходящим образом расположенный примерно на середине оправки. Передний конец оправки достаточно мал, чтобы войти во втулку с раструбом, удерживаемую в патроне. Расточная оправка изогнута в одну сторону настолько, что резец проходит мимо отверстия, когда оправка входит, но вдавливается в деталь, когда закругленное отверстие втулки входит в контакт с концом оправки и отклоняет ее в рабочее положение. На верхнем рисунке показано положение оправки при входе в отверстие, а на нижнем — положение после того, как она вошла во втулку и задействована в протачивании выточки. Эта оправка устанавливается в револьверной головке так, что при крайнем переднем ходе суппорта револьверной головки выточка будет расточена на требуемую длину. Резец также должен быть отрегулирован для растачивания до желаемого диаметра. На этом настройка режущих инструментов завершается.

Регулировки для автоматического изменения подачи и скорости. Станок теперь должен быть настроен на автоматическое выполнение желаемых изменений скорости шпинделя и быстрых и медленных движений кулачков для инструментов. После установки новой детали в станок (первая была завершена в процессе наладки), кулачковый вал вращается вручную до тех пор, пока токарный резец в грани револьверной головки № 1 не будет готов начать свой проход. Управляющее колесо D (рис. 34) вращается в своем нормальном направлении до тех пор, пока следующее деление с пометкой «медленно» не окажется на одной линии с индексной отметкой на основании станка. Затем ближайший палец M перемещается вверх до тех пор, пока он не упрется в зуб звездочки (упомянутой ранее), и зажимается в этом положении. Палец теперь должен находиться в правильном месте, но чтобы проверить его положение, поверните кулачковый вал назад вручную и включите автоматическую подачу; затем наблюдайте за проходом, чтобы увидеть, замедляется ли барабан непосредственно перед тем, как инструмент начнет работать. Если нет, палец следует немного отрегулировать в ту или иную сторону, как может потребоваться. (При прохождении детали в первый раз лучше всего установить подачу на наименьшую скорость, при этом рукоятка изменения подачи K должна находиться в положении № 1.)

После завершения прохода и нахождения ролика кулачка подачи револьверной головки на высокой части кулачка, силовая подача должна быть снова остановлена, а маховик вращаться до тех пор, пока следующее деление с пометкой «быстро» не окажется напротив индексной отметки. Затем следующий стопорный палец перемещается вверх до тех пор, пока он не коснется звездочки, где он зажимается в положении. После того как подача снова включена, револьверная головка будет быстро возвращена, повернута и перемещена вперед для второй операции. После остановки автоматического движения пальцы устанавливаются для этой грани, и так далее для всех операций, включая ту, в которой поперечный суппорт используется для отрезания готового кольца.

Поскольку первая, вторая и третья операции выполняются на сравнительно больших диаметрах, они должны выполняться на медленной скорости, при этом рукоятка J (рис. 34) установлена так, чтобы обеспечить эту скорость. Пока суппорт револьверной головки возвращается между операциями 3 и 4, один из кулачков изменения скорости шпинделя N должен быть зажат на ободе диска D, чтобы изменить скорость шпинделя на быстрое движение. Эта скорость сохраняется до завершения последней операции, когда второй кулачок зажимается на месте, чтобы снова включить медленное движение. Кулачок отключения подачи также должен быть зажат на диске, чтобы остановить станок по завершении пятой операции, когда револьверная головка находится в своем заднем положении. На этом настройка станка завершается. Если подача тоньше, чем необходимо, рукоятку изменения подачи K можно теперь переместить в положение, которое даст максимальную подачу, которую можно использовать.

Потребовалось немало времени, чтобы описать настройку станка для этой простой операции, но в руках компетентного человека это можно сделать довольно быстро. Хотя в вышеизложенном упоминалась простая операция, следует понимать, что на станке этого типа можно выполнять большое разнообразие работ. Нередко можно увидеть до десяти режущих инструментов, работающих одновременно на одной детали, при этом инструменты переносятся револьверной головкой, поперечным суппортом и приспособлением для задней подрезки. Последнее приводится в действие от отдельного кулачка, примененного к кулачковому валу и действующего через рычаги на штангу задней подрезки, которая проходит через отверстие в шпинделе. В этой штанге задней подрезки могут быть установлены сверла, резцы, подрезные инструменты и т. д. для обработки заднего торца отливки, удерживаемой в кулачках патрона. Там, где требуется исключительная точность, может быть использовано двойное приспособление для задней подрезки, оснащенное резцами для выполнения как черновых, так и чистовых проходов. Использование этого приспособления часто избавляет от второй операции. Этот автоматический патронно-токарный станок также приспособлен для прутковых работ, особенно при диаметрах, варьирующихся от 3 до 6 дюймов.

Рис. 40. Обработка маховиков на автоматическом патронно-токарном станке Potter & Johnston

Обтачивание маховика на автоматическом патронно-токарном станке. Типичная операция на автоматическом патронно-токарном станке Potter & Johnston проиллюстрирована на рис. 40, на котором показан станок, настроенный для обтачивания чугунного маховика для двигателя грузового автомобиля. Обод обтачивается и подрезается с обеих сторон, а ступица растачивается, развертывается и подрезается с обеих сторон. Отливка маховика удерживается в патроне тремя специальными кулачками, которые захватывают внутреннюю часть обода. Порядок операций следующий:

Задний торец ступицы подрезается штангой задней подрезки; литое отверстие начинает обрабатываться четырехперым сверлом в револьверной головке, а передний торец ступицы подвергается черновой подрезке. (Эти инструменты находятся на задней стороне револьверной головки, когда последняя находится в положении, показанном на рисунке.) После поворота револьверной головки отверстие подвергается черновому растачиванию резцом A, и пока это делается, наружная поверхность обода подвергается черновой обточке резцом B, удерживаемым в специальном кронштейне, прикрепленном к револьверной головке. Обе стороны обода также подвергаются черновой подрезке резцами C и D, удерживаемыми в передней части поперечного суппорта, при этом эта операция происходит в то же время, когда обтачивается обод и растачивается отверстие.

Револьверная головка снова автоматически отходит назад и поворачивается, тем самым устанавливая штангу E и токарный резец G в рабочее положение. Затем отверстие подвергается чистовому растачиванию резцом E, а ступица подвергается чистовой подрезке пластиной F; в то же время обод подвергается чистовой обточке резцом G, а стороны подвергаются чистовой подрезке до надлежащей ширины двумя резцами, удерживаемыми в задней части поперечного суппорта. Револьверная головка автоматически отходит назад и поворачивается в третий раз, тем самым устанавливая штангу с плоским резцом-разверткой H в рабочее положение, а затем отверстие развертывается до требуемого диаметра. На этом цикл операций завершается. Общее время обработки этого маховика составляет сорок минут.

Рис. 41. Многошпиндельный автоматический патронно-токарный станок New Britain одношпиндельного типа

Автоматический многошпиндельный патронно-токарный станок. Пример специализированных станков, используемых в настоящее время для производства дублирующих деталей, показан на рис. 41. Это автоматический многошпиндельный патронно-токарный станок «New Britain» одношпиндельного типа, и он особенно приспособлен для операций растачивания, развертывания и подрезки на отливках или поковках, которые могут быть легко удержаны в кулачках патрона. Этот конкретный станок имеет пять шпинделей, которые несут и вращают инструменты. Обрабатываемая деталь удерживается неподвижно в многопатронной револьверной головке A, которая удерживает каждую деталь на одной линии с одним из шпинделей и автоматически поворачивается, так что деталь проходит от одного шпинделя к другому, пока не будет закончена. Затем револьверная головка поворачивает готовую деталь в шестую или «загрузочную позицию», которая не находится напротив шпинделя, где деталь снимается и заменяется необработанной отливкой. Каждая пара кулачков патрона управляется независимо от других с помощью патронного ключа. Эти кулачки изготавливаются в соответствии с формой детали.

Когда работает одношпиндельный станок, револьверная головка продвигается и подает деталь к вращающимся инструментам, так что несколько деталей обрабатываются одновременно. Револьверная головка подается кулачковым барабаном B. Кулачковые планки приболчены к внешней стороне этого барабана и действуют непосредственно на ролик, прикрепленный к коромыслу C, которое может быть зажато в различных положениях на шпинделе D, положение зависит от длины детали. На противоположном конце шпинделя револьверной головки находится механизм индексации E. Автоматически работающая пружинная защелка F входит в пазы на ободе делительного колеса, тем самым точно фиксируя револьверную головку. Револьверная головка фиксируется люнетом G, который для каждой рабочей позиции автоматически сдвигается в зацепление с одним из пазов в револьверной головке. Это снимает всю нагрузку с механизма индексации.

Этот тип станка также строится с двумя шпиндельными головками, двухголовочная конструкция используется для работ, требующих операций на обоих концах. Когда работает двухголовочный станок, вращающиеся шпиндели и инструменты продвигаются с обеих сторон патронной револьверной головки, последняя остается неподвижной, за исключением моментов поворота. Барабаны подачи на двухголовочном станке расположены непосредственно под каждой группой шпинделей.

Рис. 42. Детальный вид двухголовочного восьмишпиндельного станка New Britain, растачивание, развертывание и подрезка отливок

Рис. 42 показывает пример работы на станке двухголовочной конструкции. Это восьмишпиндельный станок, имеющий две группы по четыре шпинделя с каждой стороны револьверной головки. Отливки E предназначены для ступиц колес автомобилей. Порядок операций на одной из отливок, по мере ее поворота, следующий: отверстие в ступице сначала подвергается черновому развертыванию конической разверткой A, а противоположный конец ступицы подвергается черновой подрезке и зенкованию инструментом в шпинделе A1. Когда револьверная головка поворачивается, эта же отливка развертывается близко к чистовому размеру разверткой B, а левый конец ступицы подвергается черновой подрезке резцом F, в то время как инструмент в противоположном шпинделе B1 завершает операцию зенкования и подрезки. В третьей позиции развертка C чисто обрабатывает отверстие точно по размеру, и когда деталь поворачивается в четвертую позицию, ступица с левой стороны подвергается чистовой подрезке инструментом в шпинделе D. (Третий и четвертый шпиндели правой группы не используются для этой конкретной операции.) Когда револьверная головка снова поворачивается, готовая отливка снимается и заменяется необработанной. Хотя только что были описаны последовательные операции на одной отливке, следует понимать, что все инструменты работают одновременно и что готовая отливка прибывает в позицию разгрузки и загрузки каждый раз, когда револьверная головка поворачивается. Триста этих ковких отливок обрабатываются за девять часов.

Выбор типа токарного станка. Разнообразие используемых в настоящее время станков очень велико, и поскольку для одного и того же вида работ часто могут быть использованы разные типы, выбор наилучшего и наиболее эффективного станка часто является довольно сложной проблемой. Например, существует много различных типов и конструкций токарных станков, таких как обычный токарно-винторезный станок, токарно-револьверный станок с ручным управлением, полуавтоматический токарный станок и полностью автоматический тип, который после того, как он «настроен» и запущен, является полностью независимым. Следовательно, когда необходимо обточить определенную деталь, возникает вопрос, какой тип станка следует использовать, предполагая, что можно было бы применить несколько разных станков? Ответ на этот вопрос обычно зависит главным образом от количества деталей, которые необходимо обточить.

Например, определенная отливка или поковка может быть обточена на токарном станке, что могло бы быть выполнено на какой-либо форме автоматического или полуавтоматического токарного станка гораздо быстрее. Однако из этого не обязательно следует, что автомат является лучшим станком для использования, потому что токарный станок предназначен для общих работ, и упомянутая деталь, несомненно, могла бы быть обточена с помощью обычного токарного оснащения, тогда как автоматический станок потребовал бы специальных инструментов, а также его нужно было бы тщательно отрегулировать. Поэтому, если требовалось лишь несколько деталей, токарный станок мог бы быть лучшим инструментом для использования, но если требовалось большое количество, автоматический или полуавтоматический станок, несомненно, был бы предпочтительнее, потому что экономия времени, достигнутая за счет последнего типа, с избытком компенсировала бы дополнительные расходы на инструментальное оснащение и настройку станка. Также необходимо в связи с некоторыми работами учитывать степень требуемой точности, а также скорость производства, и именно из-за этих меняющихся условий работа одного и того же общего класса часто выполняется на станках разных типов, чтобы обеспечить наиболее эффективные результаты.

ГЛАВА VI

ПРАКТИКА РАБОТЫ НА ВЕРТИКАЛЬНО-РАСТОЧНОМ СТАНКЕ

Все различные типы токарных станков, используемых в настоящее время, произошли от токарного станка. Многие из этих инструментов, однако, не напоминают токарный станок, потому что в процессе эволюции было сделано много изменений, чтобы разработать токарные станки для обработки определенных классов работ с наибольшим преимуществом. Станок, проиллюстрированный на рис. 1, принадлежит к семейству токарных станков и известен как вертикально-расточной и токарный станок. Этот тип, как следует из названия, используется для расточных и токарных операций, и он очень эффективен для работ в пределах своего диапазона. Деталь, подлежащая обработке, удерживается на столе B либо зажимами, либо в кулачках патрона, прикрепленных к столу. Когда станок работает, стол вращается, а токарные или расточные инструменты (которые удерживаются в резцедержателях T) остаются неподвижными, за исключением движения подачи. Очень часто используется более одного инструмента за раз, как будет показано позже на примерах работы на вертикально-расточном станке. Резцедержатели T вставляются в ползуны T1, поддерживаемые суппортами S, которые установлены на поперечине C. Каждая инструментальная головка (состоящая из суппорта и ползуна) может перемещаться горизонтально вдоль поперечины C, а ползуны T1 имеют вертикальное перемещение. Эти перемещения могут осуществляться как вручную, так и механически.

Рис. 1. Вертикально-расточной и токарный станок Gisholt

Когда поверхность обтачивается параллельно рабочему столу, вся инструментальная головка перемещается горизонтально вдоль поперечины, но когда обтачивается цилиндрическая поверхность, ползун перемещается вертикально. Инструментальные головки перемещаются горизонтально винтами H и H1, а вертикальная подача для ползунов получается от шлицевых валов V и V1, при этом для каждой головки имеется отдельный винт и вал, так что движения подачи независимы. Эти валы подачи вращаются для механической подачи вертикальными валами A и A1 с каждой стороны станка. Эти вертикальные валы соединяются с валами подачи через конические и цилиндрические зубчатые передачи, расположенные на концах поперечины. На большинстве расточных станков соединение с одним из шлицевых валов V или винтом H осуществляется с помощью подвижной шестерни, которая устанавливается на тот вал, который обеспечит желаемое направление подачи. Конкретный проиллюстрированный станок устроен так, что либо правый, либо левый винт или вал подачи может быть включен простым переключением рычагов D1 или D.

Величина подачи на оборот стола варьируется для каждой инструментальной головки механизмами изменения подачи F с каждой стороны станка. Эти коробки подач содержат шестерни разных размеров, и путем изменения комбинаций этих шестерен величина подачи варьируется. Пять изменений подачи получаются на этом станке переключением рычага E, и это число удваивается переключением рычага G. Имея две коробки подач, движение подачи каждой головки можно варьировать независимо. Направление как горизонтальной, так и вертикальной подачи может быть изменено рычагом R, который также используется для включения или выключения подач. Этот станок оснащен лимбами I и I1, которые могут быть установлены для автоматического отключения подачи в любой заранее определенной точке. Имеются также микрометрические лимбы, градуированные до тысячных долей дюйма и используемые для настройки инструментов без использования измерительных приборов.

Рабочий стол B приводится в движение косвенно от ременного шкива сзади, который передает мощность через зубчатую передачу. Скорость стола может варьироваться для обтачивания больших или малых деталей рычагами J и K, а стол может быть запущен, остановлен или повернут на часть оборота рычагом L, который соединяется с фрикционной муфтой. На противоположной стороне имеются соответствующие рычаги подачи и скорости, так что станком можно управлять из любого положения.

Головки могут быть отрегулированы вдоль поперечины для настройки инструментов ручными рукоятками N, а инструментальные салазки могут перемещаться вертикально поворотом валов V теми же рукоятками. Однако на этом станке эти регулировки обычно не приходится делать вручную, так как существуют быстрые механические перемещения, управляемые рычагами M. Эти рычаги автоматически отключают подачи и позволяют инструментальным головкам быстро перемещаться в требуемое положение, направление движения зависит от положения рычага реверса подачи R и рычага D. Этот быстрый ход, который является особенностью, применяемой к современным расточным станкам среднего и большого размера, экономит время и труд, связанный с ручными регулировками. Поперечина C имеет вертикальную регулировку на гранях правой и левой стоек, которые ее поддерживают, чтобы расположить инструментальные головки на нужной высоте для работы. Эта регулировка осуществляется механически и управляется рычагами по бокам стоек. Обычно поперечина приболчена к стойкам, и эти болты должны быть ослаблены перед выполнением регулировки и всегда должны быть затянуты после.

Функция этих различных рычагов была объяснена, чтобы показать в общем виде, как работает вертикально-расточной станок. Следует понимать, однако, что расположение значительно отличается на станках других марок. Конструкция также значительно варьируется на станках одной и той же марки, но разного размера.

Рис. 2. Малый расточной и токарный станок с одной револьверной головкой

Все современные вертикально-расточные станки среднего и большого размера оснащены двумя инструментальными головками, как показано на рис. 1, потому что на многих работах, выполняемых на станке этого типа, две поверхности могут обрабатываться одновременно. С другой стороны, малые станки типа, проиллюстрированного на рис. 2, имеют одну головку. Инструментальные салазки этого станка вместо одного резцедержателя несут пятигранную револьверную головку T, в которой могут быть установлены различные инструменты. Эти инструменты перемещаются в рабочее положение по мере необходимости путем ослабления зажимного рычага L и поворота или «индексации» револьверной головки. Револьверная головка устанавливается и фиксируется в любом из своих пяти положений рычагом I, который управляет плунжером, входящим в пазы сзади. Часто все инструменты для обработки детали могут быть удержаны в револьверной головке, так что требуется мало времени для смены одного инструмента на другой. Некоторые большие станки, имеющие две инструментальные головки, также оснащены револьверной головкой на одной из головок.

Точение и растачивание на вертикальном расточном станке. Вертикальный расточной станок во многих отношениях подобен токарному станку, установленному в вертикальном положении: планшайба или патрон токарного станка соответствуют столу расточного станка, а суппорт — инструментальной головке. Многие операции, выполняемые на вертикальном расточном станке, можно было бы произвести и на токарном, однако первый гораздо эффективнее при обработке деталей в пределах своего диапазона. Прежде всего, закреплять заготовку на горизонтальном столе удобнее, чем на вертикальной поверхности планшайбы токарного станка, или, как метко заметили, «легче положить деталь, чем подвесить ее». Это особенно справедливо для тяжелых деталей, для которых преимущественно и используются расточные станки. На вертикальном расточном станке также можно выполнять очень глубокое черновое точение. Этот тип станков предназначен для токарной и расточной обработки деталей, которые, как правило, имеют значительный диаметр по отношению к ширине или высоте. Заготовки сильно различаются, особенно по диаметру, поэтому расточные станки выпускаются в широком диапазоне размеров. Малые и средние станки позволяют обрабатывать детали диаметром от 30 дюймов до 6–7 футов, тогда как крупные машины, используемые, например, для обработки очень больших маховиков, шкивов и т. д., имеют диаметр обработки 16–20 футов, а в некоторых цехах применяются и еще более крупные станки. Размер вертикального расточного станка, как и любого другого металлорежущего оборудования, должен в некоторой степени соответствовать размеру обрабатываемых деталей, поскольку очень большой станок является громоздким и, следовательно, неэффективным для обработки сравнительно небольших деталей.

Установка и закрепление заготовок на столе расточного станка. Существует три основных способа закрепления заготовки на столе расточного станка: с помощью патронов, обычных болтов и прихватов или в специальных приспособлениях. Патроны, встроенные в стол (как показано на рис. 2) и имеющие как независимую, так и централизованную регулировку кулачков, можно с успехом использовать для закрепления отливок как круглой, так и неправильной формы. Централизованная регулировка используется для цилиндрических деталей, таких как диски, маховики, заготовки зубчатых колес и т. д., а независимая — для отливок неправильной формы. Патроны, кулачки которых имеют независимое или централизованное перемещение, называются «комбинированными» и обычно имеют три кулачка. Существует также четырехкулачковый тип, имеющий только независимую регулировку. Этот тип предпочтителен для деталей, которые не являются цилиндрическими и должны быть закреплены очень надежно. Кулачки патрона, которые не являются частью стола станка, а привинчиваются к нему в нужном положении, также широко применяются, особенно на сравнительно крупных станках.

Большая часть работ на вертикальном расточном станке выполняется с закреплением в патроне. Однако иногда предпочтительнее крепить деталь непосредственно к столу. Это может быть желательно из-за формы и размера заготовки или из-за необходимости прижать предварительно обработанную поверхность непосредственно к столу для обеспечения большей точности. Иногда отливку закрепляют в патроне для обработки одной стороны, а затем обработанную сторону прижимают к столу для обработки противоположной стороны. Детали, подлежащие обработке в больших количествах, часто закрепляют в специальных приспособлениях. Этот метод применяется, когда он позволяет установить заготовку быстрее, чем при использовании обычных прихватов или кулачков патрона.

Рис. 3. Вид сверху, показывающий отливку маховика, закрепленную в патроне для точения

Заготовку, подлежащую точению или растачиванию, следует сначала установить так, чтобы обрабатываемая часть находилась примерно по центру стола. Например, обод маховика должен быть выставлен так, чтобы он вращался без биения, что позволит обработать его, сняв примерно одинаковый слой металла по всей окружности; другими словами, обод должен быть установлен концентрично столу, как показано на рис. 3, а боковые стороны обода должны быть параллельны столу.

Простой инструмент, очень полезный для проверки положения любой цилиндрической отливки, состоит из деревянной рукоятки, в которую вставлен кусок проволоки с загнутым концом. Этот инструмент зажимается в резцедержателе, и по мере вращения заготовки проволоку подводят близко к проверяемой цилиндрической поверхности. Перемещение заготовки относительно неподвижного острия проволоки, конечно, покажет, вращается ли деталь без биения. Преимущество использования куска проволоки вместо жесткого резца заключается в том, что проволока благодаря своей гибкости просто отогнется назад, если ее подвести слишком близко к поверхности, которая имеет значительное биение. Верхнюю поверхность отливки можно проверить на параллельность столу с помощью того же проволочного калибра или путем сравнения поверхности при медленном вращении стола с резцом, закрепленным в резцедержателе. Для этой цели также используется обычный рейсмус. Правильная поверхность для выверки в любом случае зависит от требований. Простой цилиндрический диск устанавливают так, чтобы наружная поверхность вращалась без биения, а верхняя поверхность была параллельна столу. При установке маховика, если внутренняя часть обода должна остаться необработанной, отливку следует выверять по этой поверхности, а не по наружной, чтобы обод после обработки имел равномерную толщину.

Насколько это возможно, для закрепления цилиндрических деталей следует использовать патроны из-за их удобства. Кулачки следует устанавливать против внутренней цилиндрической поверхности, когда это возможно. Например, маховик на рис. 3 зажат за внутреннюю часть обода, что позволяет проточить наружную поверхность при данной установке заготовки. Также целесообразно установить отливку маховика в патроне так, чтобы спица упиралась в один из кулачков, как в точке d, если это возможно. Этот кулачок будет действовать как поводок и предотвращать проскальзывание или проворачивание отливки в кулачках патрона из-за тангенциального усилия резания. При выполнении прохода стол и заготовка вращаются в направлении, показанном стрелкой a, и усилие резания (воспринимаемое резцом t) стремится сместить колесо назад против направления вращения, как показано стрелкой b. Если один из кулачков патрона упирается в одну из спиц, это смещение предотвращается. Не всегда возможно использовать кулачок патрона в качестве поводка, поэтому иногда непосредственно к столу привинчивается специальный поводок в форме небольшого угольника или блока. Другой метод поводка заключается в установке распорки между спицей или выступом на заготовке и кулачком патрона или планкой, прикрепленной к столу. Поводки используются не только при точении маховиков, но и при работе с любыми крупными отливками, особенно когда необходимо выполнять тяжелые проходы. Конечно, некоторые отливки имеют такую форму, что использование поводков невозможно.

Рис. 4. (A) Точение плоской поверхности. (B) Точение цилиндрической поверхности

Точение на расточном станке. Вертикальный расточной станок чаще используется для точения цилиндрических поверхностей, чем для собственно растачивания, хотя большая часть работ требует как точения, так и растачивания. Мы сначала рассмотрим в общих чертах, как точатся поверхности, а затем перейдем к некоторым расточным операциям. На схеме A, рис. 4, показано, как точится горизонтальная поверхность. Резец t зажат в резцовой головке t1 в вертикальном положении и подается горизонтально по мере вращения стола и заготовки. Резец сначала настраивается вручную на требуемую глубину резания, после чего включается автоматическая горизонтальная подача. При точении цилиндрической поверхности резец (при условии использования прямого резца) зажимается в горизонтальном положении и подается вниз, как показано на схеме B. Величина подачи резца на оборот заготовки зависит от вида обрабатываемого материала, диаметра обрабатываемой детали и глубины резания.

Большинство деталей, обрабатываемых на вертикальном расточном станке, изготовлены из чугуна, и обычно выполняется как минимум один черновой и один чистовой проход. Количество необходимых черновых проходов в каждом случае зависит, конечно, от объема снимаемого металла. Обычный черновой проход по мягкому чугуну может иметь глубину от 1/8 или 3/16 дюйма до 3/8 или 1/2 дюйма, а подача резца на оборот, вероятно, составит от 1/16 до 1/8 дюйма, хотя иногда применяются более глубокие проходы и более грубые подачи. Эти цифры приведены лишь для того, чтобы в общих чертах показать, какие режимы резания являются практически осуществимыми. Резец, используемый для черновой обработки, обычно имеет закругленную вершину, которая оставляет ребристую или шероховатую поверхность. Для получения гладкой чистовой поверхности используются широкие плоские резцы. Плоская режущая кромка устанавливается параллельно направлению движения резца, и используется большая подача, чтобы сократить время, необходимое для выполнения прохода. Чистовые подачи для чугуна варьируются от 1/4 до 3/4 дюйма при обычных работах. Различные резцы, используемые на вертикальном расточном станке, будут подробно рассмотрены позже.

Все вертикальные расточные станки среднего и крупного размера оснащены двумя инструментальными головками, и часто одновременно используются два резца, особенно при работе с крупными деталями. На рис. 9 показано одновременное использование двух резцов. Показанная отливка представляет собой маховик, и резец с правой стороны протачивает верхнюю сторону обода, в то время как резец с левой стороны протачивает наружную или цилиндрическую поверхность. Поскольку стол расточного станка вращается против часовой стрелки, левый резец перевернут, чтобы режущая кромка находилась сзади. Благодаря одновременному точению двух поверхностей общее время обработки отливки, конечно, значительно сокращается. Точение маховиков является обычной операцией на вертикальном расточном станке, и об этой работе будет подробно рассказано далее.

Рис. 5. Инструменты для растачивания и развертывания отверстий

Расточные операции. Существует несколько способов обработки отверстий на вертикальном расточном станке. Обычно небольшие отверстия в отливках выполняются литьем, и требуется лишь чистовая обработка шероховатой поверхности до требуемого диаметра. Некоторые инструменты, используемые для растачивания и чистовой обработки сравнительно небольших отверстий, показаны на рис. 5. На схеме A показан расточной резец, состоящий из пластины c, вставленной в державку, которая, в свою очередь, закреплена в ползуне или в револьверной головке, прикрепленной к ползуну. С помощью такого инструмента отверстие растачивается путем выполнения одного или нескольких проходов. Инструмент, показанный на схеме B, представляет собой четырехзубое сверло, которое используется для рассверливания литых отверстий перед чистовой обработкой пластиной или разверткой. Это сверло, вероятно, обработает отверстие до размера примерно на 1/32 дюйма меньше чистового диаметра, оставляя таким образом небольшой припуск для снятия разверткой. Инструмент, показанный на схеме C, имеет двухстороннюю плоскую пластину c, которая режет обеими сторонами. Эти пластины часто изготавливаются комплектами для растачивания одинаковых деталей. Обычно в комплекте две пластины: одна для черновой, другая для чистовой обработки. Пластина проходит через прямоугольный паз в оправке, и данный конкретный тип центрируется по буртам s и удерживается коническим штифтом p. Некоторые оправки имеют удлиненный конец, или «пилот», который проходит через плотно пригнанную втулку в столе для обеспечения жесткости оправки. На схеме D показана чистовая развертка. Этот инструмент снимает очень тонкий слой металла и предназначен для чистовой обработки отверстий, которые были предварительно расточены близко к требуемому размеру. Иногда плоская пластина C используется для черновой обработки, а развертка — для чистовой. Развертка особенно желательна для взаимозаменяемых деталей, когда все отверстия должны иметь гладкую поверхность и быть одного диаметра. Когда развертка жестко закреплена в револьверной головке или ползуне, она может создать отверстие, которое будет либо коническим, либо больше диаметра развертки. Чтобы предотвратить это, развертку следует закреплять в «плавающем» патроне, который благодаря небольшой регулировке позволяет развертке самоустанавливаться по отверстию. Существует несколько способов обеспечения этого «плавающего» движения. (См. «Плавающие патроны для разверток».)

Рис. 6. Растачивание обычными токарными резцами

Крупные отверстия или внутренние цилиндрические поверхности растачиваются резцами, закрепленными в обычной инструментальной головке. Резец иногда зажимается в горизонтальном положении, как показано на схеме A, рис. 6, или используется отогнутый тип, как на схеме B. Чугун обычно обрабатывается начисто широким плоским резцом, как на схеме C, так же, как и при точении наружных поверхностей. Очевидно, что отверстие, растачиваемое таким способом, должно быть достаточно большим, чтобы в него вошла резцовая головка.

Рис. 7. Комплект инструментов для расточного станка

Токарные резцы для вертикального расточного станка. Комплект токарных резцов для вертикального расточного станка показан на рис. 7. Эти резцы могут использоваться для широкого спектра обычных токарных операций. При обработке большого количества одинаковых деталей часто можно с выгодой использовать специальную оснастку, но поскольку форма этой оснастки зависит от характера работы, на этой иллюстрации показаны только стандартные резцы. Резец, показанный на схеме A, — это правый черновой резец, а левый резец того же типа показан на схеме B. Резец C — это отогнутый левый резец с закругленной вершиной для черновой обработки, а D — правый отогнутый черновой резец. Прямой резец с закругленной вершиной показан на схеме E. Резец F имеет плоскую широкую режущую кромку и используется для чистовой обработки. Левый и правый чистовые резцы отогнутого типа показаны на схемах G и H соответственно. Резец I имеет квадратную вершину и используется для прорезания канавок. Правый и левый отрезные резцы показаны на схемах J и K, а резец L — это форма, часто используемая для закругления углов.

Рис. 8. Схемы, иллюстрирующие использование различных форм резцов

Схемы на рис. 8 показывают в общих чертах, как используется каждый из резцов, изображенных на рис. 7, и соответствующие резцы отмечены одинаковыми буквенными обозначениями на обеих иллюстрациях. Правый и левый черновые резцы A и B особенно приспособлены для выполнения глубоких черновых проходов. Один подается от центра стола или вправо (при закреплении в правой инструментальной головке), а другой резец заточен для подачи в противоположном направлении. Обычно при точении плоских поверхностей проход начинают с наружной стороны, и резец подается к центру, как на схеме B, хотя иногда удобнее подавать в противоположном направлении, как на схеме A, особенно если по наружному краю имеется обод или другая выступающая часть. Резец, показанный на схеме A, можно также использовать для точения цилиндрических поверхностей, зажав его в горизонтальном положении поперек нижней части резцовой головки. Движение подачи в этом случае будет направлено вниз или перпендикулярно столу станка.

Отогнутые резцы с закругленной вершиной C и D предназначены для точения наружных или внутренних цилиндрических поверхностей. Державка этого резца зажимается в резцовой головке в вертикальном положении, и, поскольку отогнутый конец выступает ниже резцовой головки, его можно подавать вниз вплотную к буртику. Прямой тип, показанный на схеме E, обычно используется для точения стали или чугуна, а когда вершина делается более узкой, он также используется для латуни, хотя передняя поверхность в этом случае затачивается без наклона. Резец F предназначен для легких чистовых проходов и широких подач. Величина подачи на оборот заготовки всегда должна быть меньше ширины режущей кромки, иначе на обработанной поверхности останутся гребешки. Отогнутые резцы G и H предназначены для чистовой обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Эти резцы также имеют как вертикальные, так и горизонтальные режущие кромки и иногда используются для последовательной чистовой обработки сначала цилиндрической, а затем горизонтальной поверхности, или наоборот. Резец I приспособлен для таких работ, как прорезание канавок под уплотнительные кольца в поршнях двигателей, формирование квадратных или прямоугольных канавок и подобных работ. Отрезные резцы J и K также могут использоваться для формирования узких канавок или для отрезания колец и т. д. На схеме K (рис. 8) показано, как резец такого типа может использоваться для подрезки угла под буртиком. Резец L часто используется на расточных станках для закругления углов ободов маховиков, чтобы придать им более законченный вид. Он имеет две режущие кромки, так что можно использовать любую сторону, например, при закруглении внутренних и наружных углов обода.

Токарные резцы вертикального расточного станка во многих отношениях похожи на те, что используются на токарном станке, хотя державки первых короче и массивнее, чем у токарных резцов. Режущие кромки некоторых резцов также несколько отличаются по форме, но принципы, которыми руководствуются при заточке токарных и расточных резцов, идентичны, и тем, кто не знаком с заточкой инструментов, рекомендуется обратиться к главе II, в которой эта тема рассматривается.

Рис. 9. Точение обода маховика

Точение маховика на вертикальном расточном станке. Точение маховика — хороший пример работы, для которой приспособлен вертикальный расточной станок. Маховик предпочтительнее обрабатывать на двухстоечном станке, чтобы можно было одновременно протачивать одну сторону и периферию обода. Обычный метод закрепления маховика показан на рис. 9. Обод зажат четырьмя кулачками патрона D, которые, если это возможно, должны находиться с внутренней стороны, где они не будут мешать движению резца. Два кулачка в данном случае установлены против спиц на противоположных сторонах колеса, чтобы действовать как поводки и предотвращать любое смещение заготовки назад при выполнении тяжелого прохода. На иллюстрации показан правый резец, выполняющий черновую обработку стороны обода, в то время как левый резец протачивает периферию. При этой же установке выполняются чистовые проходы по ободу, а ступица протачивается снаружи, подрезается сверху, и растачивается отверстие.

Рис. 10. Резец B, установленный для растачивания ступицы

Три резца A, B и C для чистовой обработки отверстия установлены в револьверной головке. Оправка A, несущая на конце пластину, сначала выполняет черновую расточку отверстия. Затем используется калибрующая пластина B для выравнивания отверстия перед вставкой чистовой развертки C. На рис. 10 показана револьверная головка, перемещенная в центральное положение, и калибрующая пластина B, установленная для растачивания. Головка центрируется (на данном конкретном станке) с помощью жесткого центрального упора. Револьверная головка поворачивается для установки различных инструментов в рабочее положение путем ослабления зажимного рычага L и оттягивания вниз рычага I, который выводит из зацепления стопорный штифт головки. Когда все маховики из партии обработаны описанным способом, производится чистовая обработка противоположной стороны.

Рис. 11. Схемы, показывающие метод точения и растачивания маховика на двухстоечном станке с одной револьверной головкой

Чтобы более ясно показать метод обработки деталей этого класса, процесс обработки маховика будет объяснен более подробно в связи с рис. 11, на котором показано практически то же оборудование, что и на рис. 9 и 10. Последовательность выполнения различных операций следующая: резец a (см. схему A) выполняет черновую проточку стороны обода, в то время как резец b, установленный режущей кромкой назад, выполняет черновую проточку наружной поверхности. Направление движения подачи для каждого резца показано стрелками. Когда резец a пересек обод, он перемещается для подрезки торца ступицы, как показано пунктирными линиями. Сторона и периферия обода затем обрабатываются начисто широкими чистовыми резцами c и d (см. схему B). Подача для чистовой обработки должна быть увеличена, чтобы каждый резец имел перемещение, скажем, 1/4 или 3/8 дюйма на оборот заготовки, и проходы должны, по крайней мере, быть достаточно глубокими, чтобы удалить следы, оставленные черновыми резцами. Резец c также используется для чистовой обработки ступицы, как показано пунктирными линиями. После выполнения этих проходов наружная поверхность ступицы и внутренняя поверхность обода обычно протачиваются до спиц с использованием отогнутых резцов, подобных показанным на схемах C и D на рис. 7. Углы обода и ступицы также закругляются для придания детали более законченного вида с помощью резца L.

Следующая операция — чистовая обработка отверстия в ступице. Твердая корка сначала удаляется черновой пластиной r (схема C), за которой следует «калибрующая» пластина s. Затем отверстие обрабатывается начисто до нужного диаметра разверткой f. Оправки, несущие пластины r и s, имеют удлинения или «пилоты», которые входят в плотно пригнанную втулку в столе, чтобы обеспечить жесткость оправки и удерживать ее на одной оси.

Когда отверстие обработано, колесо переворачивают, чтобы можно было подрезать нижнюю сторону обода и ступицы. Метод закрепления отливки для финальной операции показан на схеме D. Кулачки патрона снимаются, и обработанная сторона обода прижимается к параллелям p, лежащим на столе. Колесо центрируется для обработки этой стороны с помощью пальца e, который вставляется в отверстие в столе и входит в расточенное отверстие ступицы. Колесо удерживается прихватами, которые упираются в спицы. Затем выполняются черновые и чистовые проходы по верхней поверхности обода и ступицы, и закругляются углы, что завершает операции обработки. Если обод должен иметь определенную ширину, следует снимать примерно одинаковое количество металла с каждой стороны, если только песчаные раковины или «газовые пузыри» в отливке не делают необходимым снятие большего слоя с одной стороны, чем с другой. Ту сторону обода, которая была сверху в литейной форме при изготовлении отливки, следует протачивать первой, поскольку пористые, губчатые участки обычно образуются на «верхней» стороне отливки.

Рис. 12. Станок Gisholt, оснащенный приспособлением для выпуклого точения

Приспособление для выпуклого точения на расточных станках. На рис. 12 показан вертикальный расточной станок, настроенный для точения шкивов с выпуклыми ободами; то есть обод вместо цилиндрического имеет некоторую округлость, так что он наклонен от центра к обеим сторонам. (Причина точения обода шкива выпуклым заключается в том, чтобы предотвратить соскакивание ремня в одну сторону, что иногда случается при использовании цилиндрического шкива.) Выпуклая поверхность создается специальным приспособлением, которое заставляет токарный резец постепенно перемещаться наружу по мере подачи вниз, пока не будет достигнут центр обода, после чего движение меняется на обратное.

Конкретное приспособление, показанное на рис. 12, состоит из специальной коробчатой инструментальной головки F, содержащей скользящий держатель G, в котором резец зажимается установочными винтами, проходящими через удлиненные пазы в передней части головки. Кроме того, имеется радиусная тяга L, которая поворачивается на шпильке в задней части головки и прикреплена к вертикальной тяге H. Тяга L соединена со скользящим резцедержателем таким образом, что любое движение вниз резцовой штанги I заставляет резец перемещаться наружу, пока тяга не примет горизонтальное положение, после чего движение меняется на обратное. При первой настройке приспособления токарный резец устанавливается по центру обода, а затем тяга L прикрепляется к вертикальной тяге в горизонтальном положении. Проход начинается с верхнего края обода, и резец подается вниз механически, так же, как при точении цилиндрической поверхности. Величину кривизны или выпуклости обода можно изменять, вставляя зажимной болт J в разные отверстия тяги L.

Инструменты для обработки ступицы и сторон обода удерживаются в револьверной головке, установленной на левой стойке, как показано. Специальный держатель A содержит два отогнутых резца для одновременного точения верхнего и нижнего краев обода шкива при горизонтальной подаче инструментальной головки. Черновые и чистовые резцы B предназначены для подрезки ступицы, а резцы C, D и E выполняют черновую расточку, чистовую расточку и развертывание отверстия под вал.

Рис. 13. Точение конической поверхности

Точение конических поверхностей. Конические поверхности точатся на вертикальном расточном станке путем поворота резцовой штанги на соответствующий угол, как показано на рис. 13. Когда конусность задана в градусах, резцовую штангу можно установить по градуировке на краю круглого основания B, которая показывает угол a, на который штанга поворачивается от вертикального положения. Основание поворачивается на центральной шпильке и крепится к суппорту S показанными болтами, которые следует затянуть после установки резцовой штанги. Вертикальная механическая подача может использоваться для точения конуса так же, как и для цилиндрических работ.

Рис. 14. Точение конической поверхности с использованием комбинированной вертикальной и горизонтальной подач

Иногда необходимо обработать коническую поверхность, имеющую такой большой угол конуса, что резцовую штангу невозможно повернуть достаточно далеко, чтобы позволить точение методом, показанным на рис. 13. Другой метод, к которому иногда прибегают для работ этого класса, заключается в использовании комбинированных вертикальной и горизонтальной подач. Предположим, мы хотим проточить коническую отливку W (рис. 14) под углом 30 градусов, как показано, и что инструментальная головка расточного станка перемещается горизонтально на 1/4 дюйма на оборот ходового винта и имеет вертикальное перемещение 3/16 дюйма на оборот верхнего вала подачи. Если обе подачи используются одновременно, резец переместится на расстояние h, скажем, 8 дюймов, в то время как он переместится вниз на расстояние v, равное 6 дюймам, тем самым проточив поверхность под углом y. Этот угол больше (если измерять от горизонтальной плоскости), чем требуемый угол, но если резцовая штанга повернута на угол x, резец при движении вниз будет также продвигаться горизонтально, в дополнение к обычному горизонтальному движению. В результате угол y уменьшается, и если резцовая штанга установлена на правильную величину, коническую поверхность можно проточить под углом a, равным 30 градусам. Задача, таким образом, состоит в том, чтобы определить, каким должен быть угол x для точения под заданным углом a.

Рис. 15. Схема, показывающая метод определения углового положения инструментальной головки при точении конических поверхностей с использованием вертикальной и горизонтальной подач

Способ расчета угла x будет объяснен в связи с увеличенной схемой, рис. 15, которая показывает половину отливки. Сначала в таблице натуральных синусов находится синус известного угла a. Затем синус угла b между конической поверхностью и осевой линией резцовой штанги определяется следующим образом: sin b = (sin a × h) ÷ v, где h представляет скорость горизонтальной подачи, а v — скорость вертикальной подачи. Затем в таблице синусов находится угол, соответствующий синусу b. Теперь у нас есть углы b и a, и путем вычитания суммы этих углов из 90 градусов получается искомый угол x. Для иллюстрации:

Синус 30 градусов равен 0,5; тогда sin b = (0,5 × 1/4) ÷ 3/16 = 0,6666; следовательно, угол b = 41 градус 49 минут, и x = 90° - (30° + 41° 49') = 18 градусов 11 минут. Следовательно, чтобы проточить отливку под углом a на расточном станке с заданными горизонтальной и вертикальной подачами, инструментальную головку следует повернуть от вертикали на 18 градусов 11 минут, что эквивалентно примерно 18 1/6 градуса.

Если требуемый угол a был бы больше угла y, полученного от комбинированных подач при резцовой штанге в вертикальном положении, тогда было бы необходимо повернуть нижний конец штанги влево, а не вправо от вертикальной плоскости. Когда требуемый угол a превышает угол y, сумма углов a и b больше 90 градусов, так что угол x для инструментальной головки = (a + b) - 90 градусов.

Рис. 16. Вертикальный револьверный токарный станок Bullard

Вертикальный расточной станок револьверного типа. Станок, показанный на рис. 16, был разработан для объединения преимуществ горизонтального револьверного токарного станка и вертикального расточного станка. Он известен как «вертикальный револьверный токарный станок», но во многих отношениях напоминает вертикальный расточной станок. Этот станок имеет револьверную головку на поперечине, как и многие вертикальные расточные станки, и, кроме того, боковую головку S. Боковая головка имеет вертикальное движение подачи, а резцовая штанга T может подаваться горизонтально. Резцовая штанга также оснащена четырехсторонней револьверной головкой для закрепления токарных резцов. Такое расположение инструментальных головок позволяет использовать два резца одновременно при работе с относительно небольшими деталями. Когда обе головки установлены на поперечине, как у двухстоечного расточного станка, часто невозможно эффективно обработать определенные детали, поскольку одна головка мешает другой.

Привод стола (для конкретного показанного станка) осуществляется от ременного шкива сзади, и доступно пятнадцать изменений скорости. Пять изменений получаются поворотом маховичка A, и эта серия из пяти скоростей умножается трижды поворотом рычага B. Каждая спица маховичка A указывает скорость, которая включается только тогда, когда спица находится в вертикальном положении, а три положения для B обозначены пазами в показанном диске. Количество оборотов стола в минуту для различных положений маховичка A и рычага B показано цифрами, видимыми через тот паз, который находится в положении C. Имеется пять рядов цифр, соответствующих пяти спицам маховичка, и три цифры в ряду, а скорость показана стрелками по бокам пазов. Сегментный диск, содержащий эти цифры, также служит блокирующим устройством, которое предотвращает перемещение более чем одного рычага управления скоростью одновременно, чтобы избежать повреждения механизма привода.

Движение подачи для каждой головки независимое. Рычаг D управляет включением или выключением вертикальных или поперечных подач для головки на поперечине. Подача для боковой головки управляется рычагом E. Когда этот рычаг нажат внутрь, вся головка подается вертикально, но когда он вытянут наружу, резцовая штанга подается горизонтально. Эти две подачи можно выключить, установив рычаг в нейтральное положение. Направление движения подачи для любой головки можно изменить рычагом R. Величина подачи изменяется маховичком F и тягой сцепления G. Когда рычаг E находится в нейтральном положении, боковую головку или резцовую штангу можно регулировать вручную с помощью рукояток H и I соответственно. Головка на поперечине и ее ползун револьверной головки имеют ускоренные перемещения для быстрой настройки. Это ускоренное перемещение управляется рукоятками J.

Ходовые винты вертикальной головки имеют лимбы K для выполнения точных регулировок. Имеются также большие лимбы L, которые показывают вертикальные перемещения боковой головки и горизонтальные перемещения резцового ползуна. Все эти лимбы имеют небольшие регулируемые зажимы c, которые пронумерованы в соответствии с номерами на гранях соответствующих револьверных головок. Эти зажимы или «наблюдательные упоры» используются при производстве одинаковых деталей. Например, предположим, что резец на грани № 1 основной револьверной головки установлен на заданный диаметр и высоту буртика на детали, которую нужно продублировать. Чтобы получить ту же настройку инструментов для следующей детали, зажимы № 1 на лимбах вертикального ходового винта и винта подачи устанавливаются напротив делений, которые пересекаются неподвижными указателями, закрепленными на поперечине. Зажимы устанавливаются таким образом после того, как первая деталь была обработана до требуемого размера и до нарушения окончательного положения инструментов. Для точения одинаковой детали инструменты просто приводятся в то же положение путем вращения ходовых винтов до тех пор, пока зажимы и неподвижные указатели снова не совпадут. Для настройки инструментов на других гранях любой револьверной головки эта операция повторяется, за исключением того, что используются зажимы с номерами, соответствующими используемой грани револьверной головки.

Основная револьверная головка этого станка имеет пять отверстий, в которые вставляются необходимые расточные и токарные резцы, сверла или развертки, по мере необходимости. Благодаря тому, что все инструменты установлены в револьверной головке, их можно быстро и точно установить в рабочее положение. Когда револьверная головка поворачивается с одной грани на следующую, сначала ослабляется зажимной рычаг N. Затем головка перемещается вперед, от своего посадочного места, тем самым выводя из зацепления индексирующие и фиксирующие штифты, которые точно устанавливают ее в любое из пяти положений. Револьверная головка поворачивается вращением рукоятки M, один оборот которой перемещает головку на 1/5 оборота или от одного отверстия к следующему. Револьверная головка боковой головки поворачивается ослаблением рычага O. Ползун револьверной головки можно жестко зафиксировать в любом положении рычагом P, а ее суппорт прижимается к поперечине рычагом Q. Зажимные рычаги для суппорта и ползуна боковой головки расположены в точках U и V соответственно. Ползун, который не требует движений подачи, фиксируется для получения большей жесткости. Для иллюстрации: если основной резцовый ползун должен подаваться вертикально, а не горизонтально, возможно, целесообразно зафиксировать суппорт на поперечине во время выполнения вертикального прохода.

Вертикальный ползун можно установить под углом для точения конуса, а револьверная головка точно устанавливается над центром стола для растачивания или развертывания с помощью жесткого центрального упора. Станок снабжен тормозом для быстрой остановки стола, который приводится в действие поднятием вала маховичка A. Боковая головка и поперечина представляют собой единое целое и регулируются вместе для размещения деталей разной высоты. Эта регулировка осуществляется механически на конкретном показанном станке и управляется рычагом около левого конца поперечины. Перед выполнением этой регулировки все зажимные болты, которые обычно жестко удерживают направляющие на станине станка, должны быть ослаблены, и следует позаботиться о том, чтобы затянуть их после завершения регулировки.

Рис. 17. Точение заготовки зубчатого колеса на вертикальном револьверном токарном станке

Примеры работы на вертикальном револьверном токарном станке. Чтобы проиллюстрировать, как используется вертикальный револьверный токарный станок, один или два примера работы будут рассмотрены подробно. Эти примеры также показывают в общих чертах класс работ, для которых приспособлен этот тип станка. На рис. 17 показано, как обрабатывается заготовка чугунного зубчатого колеса. Заготовка зажата за внутреннюю часть обода тремя кулачками патрона, и все инструменты, необходимые для различных операций, установлены в основной и боковой револьверных головках. На иллюстрации показана первая операция, которая заключается в черновой проточке ступицы, верхней стороны заготовки и ее периферии. Инструменты A для подрезки ступицы и верхней поверхности закреплены в одном резцедержателе на основной револьверной головке, а резец A1 для черновой обработки периферии находится в боковой револьверной головке. При такой компоновке три поверхности можно протачивать одновременно.

Затем основная револьверная головка поворачивается на одну шестую оборота, что приводит в рабочее положение широкие чистовые резцы B, а боковая револьверная головка также поворачивается для установки чистового резца B1 спереди. (Поворот основной револьверной головки на данном конкретном станке осуществляется ослаблением зажимного рычага n и поднятием стопорного штифта головки с помощью рычага p.) Затем ступица, сторона и периферия заготовки обрабатываются начисто. Когда резцы B зажимаются в резцедержателях, они, конечно, устанавливаются для точения ступицы на требуемую высоту. Третья операция выполняется инструментами C, один из которых «снимает» или делает фаску на углу литого отверстия в ступице, чтобы обеспечить начальную поверхность для сверла D, а другой протачивает наружную часть ступицы после удаления фасочного резца. Четырехзубое сверло D затем используется для рассверливания литого отверстия, после чего это отверстие растачивается близко к чистовому размеру и концентрично окружности заготовки расточным резцом E, за которым следует чистовая развертка F. Когда используются сверло, расточной резец и развертка, револьверная головка устанавливается над центром или осью стола с помощью жесткого центрального упора на левой стороне суппорта револьверной головки. Если необходимо переместить головку за центральное положение, этот упор можно отвести в сторону.

Рис. 18. Точение маховика бензинового двигателя на вертикальном револьверном токарном станке — первое положение

Рис. 19. Точение маховика бензинового двигателя — второе положение

На рис. 18 и 19 показано точение маховика автомобиля, что является еще одним типичным примером работы для станка этого типа. Маховик обрабатывается за две установки. Его положение для первой серии операций показано на рис. 18, а последовательность четырех операций для первой установки показана на схемах рис. 20. Первая операция требует четырех инструментов, которые действуют одновременно. Три инструмента, закрепленные в резцедержателе A револьверной головки, подрезают ступицу, диск и обод маховика, в то время как резец a в боковой головке выполняет черновую проточку наружного диаметра. Наружный диаметр также обрабатывается начисто широким чистовым резцом b, которому придается большая подача. Во второй операции нижняя сторона обода обрабатывается начисто резцом c, наружные углы закругляются резцом d, а внутренняя поверхность обода протачивается начисто отогнутым резцом B, который перемещается в рабочее положение поворотом основной револьверной головки. В третьей операции боковая головка отводится в сторону, и внутренняя поверхность обода обрабатывается начисто другим отогнутым резцом B1. Заключительной операцией при этой установке является растачивание центрального отверстия, которое выполняется оправкой C со сменными пластинами, позволяющими обработать отверстие за одну установку револьверной головки.

Рис. 20. Схемы, показывающие, как последовательные операции выполняются различными инструментами в револьверной головке

Оставшиеся операции выполняются на противоположной стороне заготовки, которая закреплена в «мягких» кулачках J, точно расточенных по размеру обработанного наружного диаметра, как показано на рис. 19. Резец в основной револьверной головке протачивает внутреннюю часть обода, а боковая головка оснащена двумя резцами для одновременной подрезки диска и ступицы. Поскольку резец в основной револьверной головке работает на левой стороне обода, он установлен режущей кромкой назад. Чтобы переместить револьверную головку в это положение, которое находится за центром стола, упомянутый ранее центральный упор отводится в сторону.

Плавающие патроны для разверток. Если развертка жестко закреплена в револьверной головке расточного станка или револьверного токарного станка, она может создать отверстие, которое будет слегка коническим или слишком большим. Когда отверстие растачивается однолезвийным расточным резцом, оно получается концентричным оси вращения, и если развертка, точно выставленная по расточенному отверстию, подается в заготовку, готовое отверстие должно быть цилиндрическим и правильного размера. Однако очень трудно установить развертку точно на одной оси с расточенным отверстием из-за небольших отклонений в индексации револьверной головки или ошибок, возникающих в результате износа направляющих или других важных частей станка.

Чтобы предотвратить неточности по этой причине, развертки часто закрепляют в так называемом «плавающем» патроне. Этот тип патрона устроен так, что развертка вместо жесткого закрепления имеет небольшое свободное или плавающее движение, благодаря чему она может следовать за отверстием, которое было расточено точно, без ограничений. Таким образом, отверстие развертывается прямо и практически до того же размера, что и развертка.

Рис. 21. Два типа плавающих патронов для разверток

Существует много различных конструкций плавающих патронов, но общий принцип, на котором они основаны, проиллюстрирован двумя типами, показанными на рис. 21. Развертка и патрон, показанные слева, имеют шаровой хвостовик A, который упирается в упорный винт B, вставленный в конец патрона C, через который проходит приводной штифт. Нижний конец хвостовика развертки также имеет сферическую форму в точке D, и винт-штифт E крепит насадную развертку к этому концу. Следует отметить, что отверстие в хвостовике для штифта E имеет «раструб» с каждой стороны от центра и что имеется зазор F между хвостовиком и корпусом развертки; следовательно, развертка имеет свободное плавающее действие в любом направлении. Этот патрон дал очень удовлетворительные результаты.

Патрон, показанный справа, прикреплен к торцу револьверной головки четырьмя винтами с цилиндрической головкой. Гильза C удерживается в пластине A с помощью двух стальных штифтов B, которые плотно сидят в пластине A и свободно входят в байонетные пазы D. Держатель развертки E плавает на гильзе C, причем плавающее движение обеспечивается через четыре стальных штифта G, входящих в приводное кольцо F. Два штифта плотно сидят в держателе E и два — в гильзе C. Торцы гильзы C, приводного кольца F и держателя развертки E плотно прижимаются друг к другу с помощью пружины H, которая гарантирует, что развертка удерживается идеально ровно. Пружина H регулируется с помощью гайки I, которая поворачивается рожковым ключом, поставляемым с каждым патроном. Развертка закреплена так, что ее ось всегда поддерживается параллельно центру отверстия, и в то же время она имеет небольшую тенденцию к самоустановке в радиальном направлении, так что отверстие и развертка автоматически сохраняют идеальную соосность друг с другом.

Рис. 22. Многошпиндельный станок для растачивания цилиндров

Многошпиндельный станок для растачивания цилиндров. На автомобильных и других заводах, где требуется большое количество цилиндров бензиновых двигателей, обычно используются многошпиндельные расточные станки вертикального типа. Станок, показанный на рис. 22, представляет собой специальную конструкцию для растачивания четырех цилиндров, отлитых en bloc или в одной цельной отливке. Заготовка закрепляется в кондукторе, который имеет верхнюю плиту, оснащенную направляющими подшипниками для жесткого удержания шпинделей во время растачивания. К нижнему концу каждого шпинделя прикреплена расточная головка, и растачивание выполняется путем вертикальной подачи стола с отливкой. Это движение подачи осуществляется механически и автоматически выключается, когда резцы расточили отверстие на требуемую глубину. Конкретный показанный станок используется только для черновой расточки, а чистовая обработка цилиндров выполняется развертыванием на другом аналогичном станке. Цилиндры растачиваются до диаметра 3 5/8 дюйма, и около 3/8 дюйма металла снимается черновым проходом. Шпиндели имеют фиксированные межосевые расстояния, так как станок предназначен для постоянного использования на цилиндрах одного размера, поэтому регулировка не требуется. Конечно, специальный станок такого рода используется только в цехах, где постоянно требуется большое количество цилиндров одной конструкции. Некоторые станки для растачивания цилиндров вертикального типа имеют шпиндели, которые можно регулировать на разные межосевые расстояния, если это необходимо для обработки цилиндра другого размера.

ГЛАВА VII

ГОРИЗОНТАЛЬНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

Расточной станок горизонтального типа показан на рис. 1. Конструкция и работа этого станка сильно отличаются от вертикального расточного станка, и он также используется для совершенно другого класса работ. Горизонтальный станок применяется преимущественно для растачивания, сверления или фрезерования, тогда как вертикальная конструкция особенно приспособлена для точения и растачивания. Горизонтальный тип также используется для точения или подрезки фланцев или подобных поверхностей, когда такая операция может быть выполнена с выгодой в сочетании с другими станочными работами над той же деталью.

Рис. 1. Горизонтально-расточной, сверлильный и фрезерный станок Lucas

Тип станка, показанный на рис. 1, имеет массивное основание или станину, к которой приболчена колонна C с вертикальными направляющими, на которых установлена шпиндельная бабка H. Эта бабка содержит гильзу или пиноль, в которой продольно перемещается шпиндель S. Шпиндель несет резцы для растачивания, тогда как фрезы или вспомогательная планшайба для подрезки торцов приболчены к торцу А гильзы шпинделя. Сама деталь крепится прямо или косвенно к столу или плите P. Во время работы станка резец или инструмент вращается вместе с гильзой шпинделя или шпинделем, и либо резец, либо обрабатываемая деталь получает движение подачи, в зависимости от характера работы. Шпиндель можно перемещать вручную для настройки или механически для подачи резца, например, при растачивании или сверлении.

Всю шпиндельную бабку H также можно перемещать вертикально по передней части колонны C вручную для установки шпинделя на нужную высоту или механически для подачи фрезы в вертикальном направлении. Когда вертикальное положение шпиндельной бабки изменяется, блок выносной опоры B также перемещается вверх или вниз на соответствующую величину, причем обе части соединены валами и зубчатой передачей. Блок B поддерживает внешний конец расточной оправки, а заднюю стойку, в которой установлен этот блок, можно перемещать вдоль станины в соответствии с длиной детали, вращая квадратный конец вала D рукояткой. Плита P имеет поперечную подачу, а суппорт E, на котором она установлена, может перемещаться в продольном направлении по станине; оба этих движения также могут осуществляться вручную или механически. Существует ряд механических подач для резцов, а также ускоренные механические перемещения в направлении, обратном подаче, для быстрого возврата резца в исходное положение, когда это необходимо.

Этот станок приводится в действие ремнем, соединяющим шкив G с трансмиссионным валом. Во время работы станка этот шкив соединяется с главным приводным валом посредством фрикционной муфты F, управляемой рычагом L. Этот главный вал через зубчатую передачу приводит в движение вертикальный вал I, который с помощью других шестерен в шпиндельной бабке сообщает вращательное движение шпинделю. Поскольку станок этого типа используется для растачивания отверстий различных диаметров и для множества других работ, необходимо иметь ряд ступеней скорости вращения шпинделя. Девять скоростей получаются путем изменения положения сдвижных шестерен, управляемых рычагами R, и это число удваивается за счет перебора в шпиндельной бабке, управляемого рычагом J.

Величина подачи шпинделя, шпиндельной бабки, плиты или суппорта изменяется двумя рычагами K и K1, которые управляют положением сдвижных шестерен, через которые передаются движения подачи. Направление подачи можно изменить, переключив рычаг O. На данном станке для каждого положения перебора шпинделя доступно девять изменений подачи, что дает в общей сложности восемнадцать ступеней. Движение подачи передается на шпиндельную бабку, шпиндель, плиту или суппорт, по мере необходимости, тремя распределительными рычагами T, U и V, которые управляют муфтами, соединяющимися с валами трансмиссии или ходовыми винтами. Когда рычаг T повернут влево, включается продольная механическая подача шпинделя, тогда как поворот вправо включает вертикальную подачу шпиндельной бабки. Рычаг U включает поперечную подачу плиты P, а рычаг V — продольную подачу суппорта E. Эти рычаги имеют простое, но остроумное блокирующее устройство, которое делает невозможным включение более одной подачи одновременно. Например, если рычаг T установлен для подачи шпинделя, рычаги U и V заблокированы от перемещения.

Подачи запускаются и останавливаются рычагом M, который также включает ускоренный механический ход при переводе в противоположное положение. Этот ускоренный ход работает для любой подачи, включенной распределительными рычагами, и, как было сказано ранее, в обратном направлении. Например, если реверсивный рычаг O установлен для подачи шпинделя вправо, ускоренный ход будет направлен влево, и наоборот. Поперечная подача плиты может быть автоматически отключена в любой точке путем установки регулируемого упора в нужное положение, а подачу также можно отключить ручным рычагом сбоку плиты.

Все различные движения подачи могут осуществляться как вручную, так и механически. С помощью маховика N шпиндель можно медленно перемещать вперед или назад для подачи резца вручную. Когда фрикционный зажим Q ослаблен, для перемещения шпинделя можно использовать штурвал W, если желательна ручная регулировка. Шпиндельную бабку можно регулировать по вертикали, вращая квадратный вал X рукояткой, а суппорт можно перемещать вдоль станины, вращая вал Y. Ручная регулировка плиты осуществляется валом Z. Шпиндельную бабку, плиту и суппорт также можно регулировать с торца станка, когда это удобнее. Валы X, Y и Z оснащены лимбами, которые проградуированы для отображения перемещений в одну тысячную дюйма. Эти лимбы используются для точной настройки шпинделя или детали, а также для растачивания отверстий или фрезерования поверхностей, которые должны находиться на точном расстоянии друг от друга.

Рис. 2. Горизонтально-расточной и сверлильный станок с вертикальной регулировкой стола

Горизонтально-расточной станок с вертикальной регулировкой стола. — Еще один горизонтально-расточной станок частично показан на рис. 2. Этот станок относится к тому же типу, что и показанный на рис. 1, но его конструкция, как можно заметить, существенно отличается. Шпиндель нельзя регулировать по вертикали, как в первой описанной конструкции, но он установлен и приводится в движение почти так же, как шпиндель токарного станка, а регулировка по высоте достигается путем подъема или опускания рабочего стола. В этом отношении конструкция прямо противоположна станку, показанному на рис. 1, который имеет вертикальную регулировку шпинделя и рабочий стол, остающийся в одной горизонтальной плоскости. Подъем или опускание стола осуществляется валом E, который вращает большие гайки, входящие в зацепление с винтами S. Вал E вращается либо вручную, либо механически.

Главный шпиндель приводится в движение конусным шкивом P, либо напрямую, либо косвенно через показанный перебор. Это устройство дает шесть скоростей шпинделя, а удвоенное число получается при использовании двухскоростного контрпривода сверху. Движение для продольной подачи шпинделя передается через конус шестерен, который обеспечивает необходимые изменения, на шестерню, входящую в зацепление с рейкой, которая перемещает шпиндель. Большой маховик H и соответствующее колесо на противоположной стороне используются для быстрой регулировки шпинделя вручную. Хомут или выносная опора B для расточных оправок может быть зажата в любом положении вдоль станины для поддержки оправки как можно ближе к детали.

Горизонтально-расточные станки строятся во многих других конструкциях, но все они имеют такое же общее устройство, как и показанные станки, и работают по тому же принципу, за исключением специальных типов, предназначенных исключительно для выполнения определенных классов работ. Горизонтально-расточной, сверлильный и фрезерный станок очень эффективен для определенных видов работ, поскольку позволяет завершить все операции механической обработки некоторых деталей за одну установку. Например, отливку, требующую сверления, растачивания и фрезерования в разных местах, часто можно обработать, не меняя ее положения на плите после закрепления. Часто возникает необходимость отфрезеровать сравнительно небольшую поверхность после того, как деталь была расточена. Если эту фрезерную операцию можно выполнить, пока деталь установлена для растачивания, будут получены точные результаты (при условии, что станок находится в хорошем состоянии) и сэкономлено время, которое в противном случае потребовалось бы для переустановки детали на другой станок. Некоторые примеры работ, при которых различные операции выполняются за одну установку, будут рассмотрены позже. Горизонтально-расточной станок также позволяет обрабатывать дублирующие детали без использования кондукторов, что важно, особенно при крупногабаритных работах, из-за стоимости кондукторов.

Сверление и растачивание — используемые резцы. — Отверстия на горизонтальном станке сверлятся путем простой установки сверла требуемого размера либо непосредственно в шпиндель S (см. рис. 1), либо в переходную втулку, а затем подачи шпинделя наружу вручную или механически. Когда необходимо расточить отверстие, в шпиндель вставляется расточная оправка B1, и к этой оправке крепится резец. Затем оправка подается через отверстие по мере вращения резца. Различие, проводимое машинистами между сверлением и растачиванием, заключается в следующем: отверстие считается просверленным, когда оно образовано путем врезания сверла в сплошной металл, тогда как растачивание означает увеличение просверленного или литого отверстия либо с помощью одного расточного резца, либо двухстороннего резца, который работает на обе стороны отверстия, либо резцовой головки, имеющей несколько инструментов.

Рис. 3. Расточные резцы различных типов

Существуют различные способы крепления резцов к расточным оправкам, и используемые резцы варьируются для разных классов работ. Простой тип резца, который широко используется для растачивания небольших отверстий, показан на рис. 3 в позиции A. Резец c изготовлен из полосового материала, а резание осуществляется передними кромками e и e1, которые скошены в противоположных направлениях. Резец удерживается в оправке коническим клином w и центрируется по плечикам s, так что диаметр отверстия будет равен длине резца. Внешние углы спереди должны быть слегка закруглены, так как острый угол быстро затупится. Эти резцы изготавливаются разных размеров, а также комплектами для черновой и чистовой обработки. Черновой резец растачивает отверстия до размера, не доходящего примерно 1/32 дюйма до чистового, после чего он заменяется чистовым резцом. Резец с закругленными концами, как показано на детальном эскизе a, иногда используется для легких чистовых проходов. Эти закругленные концы образуют режущие кромки и обеспечивают гладкую отделку.

Другой метод крепления плоского резца показан в позиции B. Конический конец винта упирается в коническое гнездо в резце, тем самым закрепляя последний в пазу. Коническое гнездо также центрирует резец. Очень простая и недорогая форма резца показана в позиции C. Он изготовлен из куска круглой стали и удерживается в оправке коническим штифтом, который упирается в круглое углубление сбоку резца. Эта форма имеет преимущество, заключающееся в том, что требуется только отверстие через расточную оправку, тогда как для плоского резца необходимо прорезать прямоугольный паз.

Рис. 4. Растачивание плоским двухсторонним резцом

На рис. 4 показано, как растачивается отверстие резцами указанного типа. Оправка вращается, как показано стрелкой a, и в то же время подается продольно, как показано стрелкой b. Скорость вращения зависит от диаметра отверстия и вида обрабатываемого материала, а подачу на оборот также необходимо варьировать в зависимости от условий. Никаких определенных правил для скорости или подачи дать нельзя. На некоторых видах работ используется длинная расточная оправка, которая проходит через растачиваемое отверстие и поддерживается на внешнем конце задней стойкой B (рис. 1 и 2). На других работах в шпиндель вставляется короткая оправка с резцом на внешнем конце. Недорогой способ крепления резца на конце оправки показан в позиции D на рис. 3. Резец проходит через паз и зажимается болтом, как показано. Когда необходимо расточить «глухие» отверстия, закрытые снизу, длинную расточную оправку, проходящую через деталь, конечно, использовать нельзя.

Иногда необходимо иметь резец, установленный на самом конце оправки, чтобы растачивать вблизи бурта или дна отверстия. Один из способов крепления резца так, чтобы он выступал за конец оправки, показан в позиции E. Используется винт, подобный показанному в позиции B, и конический конец упирается в коническое отверстие в резце. Это отверстие должно быть слегка смещено, чтобы резец прижимался назад к своему посадочному месту. Инструмент, показанный в позиции F, имеет регулируемые резцы. Внутренний конец каждого резца имеет конусность и упирается в винт b с конической головкой, который обеспечивает необходимую регулировку наружу. Резцы удерживаются у центрального болта винтами f с цилиндрической головкой и зажимаются винтами c. Расточные инструменты изготавливаются во многих различных конструкциях, а количество и форма резцов несколько варьируются для разных видов работ.

Рис. 5. Резцовые головки для растачивания больших отверстий

Резцовые головки для растачивания больших отверстий. — При растачивании больших отверстий резцы обычно удерживаются в чугунной головке, установленной на расточной оправке. Один из типов резцовой головки показан на рис. 5. Эта конкретная головка является двухсторонней и несет два резца c. Резцовая головка расточена так, чтобы плотно прилегать к оправке, и предотвращается от проворачивания шпонкой, против которой затягивается установочный винт. Обратившись к виду с торца, можно увидеть, что каждый резец смещен относительно центра оправки, чтобы расположить переднюю часть инструмента на радиальной линии. Количество резцов, используемых в резцовой головке, варьируется. Благодаря наличию нескольких резцов работа по удалению заданного количества металла при растачивании распределяется, и отверстия можно растачивать быстрее с помощью многорезцовой головки, хотя для привода расточной оправки требуется больше мощности. Расточная оправка также поддерживается многорезцовой головкой, поскольку тенденция любого отдельного резца отклонять оправку компенсируется резцами на противоположной стороне.

Рис. 6. Резцовая головка с четырьмя расточными инструментами

Дискообразная головка с четырьмя резцами показана на рис. 6. Резцы вставляются в пазы или канавки на торце диска и удерживаются прорезными зажимными стойками. Форма этих стоек показана на сечении. Инструмент проходит через удлиненный паз и плотно прижимается к диску затягиванием гайки n. Эта головка также приводится в движение шпонкой, которая входит в шпоночный паз расточной оправки.

Рис. 7. Резцовые головки, оснащенные регулируемыми инструментами

Две другие конструкции резцовых головок показаны на рис. 7. Головка, показанная в позиции A, имеет три равноудаленных резца, которые удерживаются в наклонном положении. Резцы зажимаются винтами c, и их можно регулировать в определенных пределах винтами s. Резцы расположены под углом так, чтобы они выступали за переднюю часть головки, что позволяет последней перемещаться вплотную к бурту. Резцовые головки, показанные на рис. 5 и 6, также можно перемещать вплотную к бурту, если используются изогнутые резцы, как показано на виде справа на рис. 5. Идея изгиба резцов заключается в том, чтобы вывести режущие кромки вперед относительно зажимных стоек, чтобы они могли достичь бурта до того, как его коснутся зажимные стойки. Устройство резцовой головки B (рис. 7) ясно показано на иллюстрации.

Резцовые головки часто снабжаются двумя комплектами резцов, один из которых используется для черновой, а другой — для чистовой обработки. Хорошим правилом является изготовление этих резцов так, чтобы концы e (рис. 6) упирались в оправку или дно паза, когда режущая кромка установлена на требуемый радиус. Тогда резцы можно легко настроить для растачивания дублирующих деталей. Один из методов изготовления резцов комплектами заключается в зажиме отожженной заготовки в резцовой головке и последующем обтачивании концов до требуемого радиуса путем установки головки на токарный станок. После того как оба комплекта резцов были обточены таким образом, они затачиваются до нужной формы, а затем закаливаются.

Рис. 8. Расточные инструменты для черновых и чистовых проходов

Расточные резцы, предназначенные для черновых и чистовых проходов, показаны на детальном виде рис. 8 в позициях A и B соответственно. Боковая сторона чернового резца A зашлифована под небольшим углом c для обеспечения зазора для режущей кромки, а передняя часть имеет наклон назад s для придания инструменту остроты. Этот инструмент является хорошей формой для использования при черновых проходах по чугуну. Чистовой инструмент в позиции B имеет широкую плоскую кромку e и предназначен для грубых подач и легких проходов по чугуну. Если для чистовой обработки используется круглая режущая кромка, требуется сравнительно тонкая подача для получения гладкой поверхности. Углы инструмента B закруглены, и их следует затачивать с наклоном внутрь, как показано на виде в плане. Верхняя часть или концы d обоих этих инструментов слегка «затылованы» для обеспечения зазора. Этот зазор должен быть ровно таким, чтобы поверхность позади режущей кромки не волочилась по детали. Чрезмерный задний зазор не только ослабляет режущую кромку, но и имеет тенденцию вызывать вибрацию. Поскольку чистовой инструмент режет верхним концом, а не боковой стороной, передняя часть должна наклоняться назад, как показано на виде сбоку, а не вбок, как у чернового резца. Угол наклона должен быть несколько больше для стали, чем для чугуна, если только сталь не очень твердая, что требует прочного тупого инструмента.

Рис. 9. Цилиндр, установленный на горизонтальном станке для растачивания

Растачивание цилиндров. — На рис. 9 показано использование резцовой головки для растачивания цилиндров. После того как отливка цилиндра установлена на плите станка, расточная оправка с установленной на ней резцовой головкой вставляется в шпиндель. Оправка B имеет конический хвостовик и поводковую лапку, подобную хвостовику сверла, которая входит в коническое отверстие в торце шпинделя. Резцовая головка C крепится к оправке так, чтобы она находилась в показанном положении, когда шпиндель сдвинут вправо, поскольку движение подачи (на данном конкретном станке) должно быть в противоположном направлении. Отливку A следует установить по центру относительно оправки, при необходимости регулируя рабочий стол по вертикали и горизонтали, а внешнюю опору F следует переместить вплотную к детали, чтобы сделать оправку как можно более жесткой.

Теперь цилиндр готов к растачиванию. Обычно достаточно одного или двух черновых проходов и одного чистового прохода, если только черновое отверстие не было значительно меньше чистового диаметра. Как объяснялось ранее, скорость и подача должны определяться видом обрабатываемого материала и диаметром прохода. Мощность и жесткость расточного станка, а также качество стали, используемой для изготовления резцов, также влияют на скорость резания и подачу. Поскольку чистовой проход очень легкий, при растачивании чугуна обычно используется инструмент с плоской режущей кромкой, установленной параллельно оправке. Грубая подача позволяет выполнить проход за сравнительно короткое время, а широконосый инструмент обеспечивает гладкую отделку при правильной заточке.

Грубая чистовая подача не всегда практична, особенно если расточной станок находится в плохом состоянии, из-за вибрации инструмента, которая приводит к получению шероховатой поверхности. Последний или чистовой проход должен неизменно быть непрерывным, ибо если станок остановить до завершения прохода, в отверстии останется выступ в том месте, где инструмент временно прекратил резание. Этот выступ вызван охлаждением и последующим сжатием и укорочением инструмента в течение времени, пока он неподвижен. По этой причине для расточных станков желательны независимые приводы.

Подрезные суппорты крепятся к оправке с обеих сторон цилиндра для подрезки фланцев после операции растачивания. Токарный инструмент подрезного суппорта крепится к салазкам, которые подаются наружу на небольшое расстояние за каждый оборот с помощью храпового колеса, которое поворачивается при ударе о неподвижный штифт. Благодаря подрезке фланцев таким образом они обрабатываются перпендикулярно отверстию.

При установке цилиндра, который подлежит растачиванию, его следует, если конструкция позволяет, выверять по внешней стороне фланца или, что еще лучше, по внешней стороне самого цилиндра, а не по черновому отверстию, чтобы стенки готового цилиндра имели равномерную толщину. Положение очень больших цилиндров во время их растачивания является важным фактором. Такие цилиндры следует растачивать в том положении, которое они впоследствии будут занимать при сборке. Например, цилиндр для большого горизонтального двигателя следует растачивать в горизонтальном положении, так как отверстие может слегка деформироваться в овальную форму, когда цилиндр устанавливается горизонтально после растачивания в вертикальном положении. Если, однако, цилиндр растачивается в том положении, в котором он будет установлен в собранном двигателе, эта проблема практически устраняется.

Среди машинистов существуют разногласия относительно правильной формы режущей кромки расточного инструмента для чистовых проходов: одни утверждают, что предпочтительнее широкая режущая кромка, в то время как другие выступают за использование сравнительно узкой кромки с уменьшенной подачей. Утверждается, что узкий инструмент дает более совершенное отверстие, так как на него не так легко влияют твердые включения в чугуне, а также указывается, что мельчайшие выступы, оставляемые узким инструментом, являются преимуществом, а не недостатком, так как они образуют карманы для масла и помогают смазывать цилиндр. Однако современная практика заключается в использовании широкого инструмента и грубой подачи для легкого чистового прохода, при условии, что инструмент не вибрирует.

Тип станка, используемого для растачивания цилиндров, а также порядок действий определяются главным образом размером детали и количеством, которое подлежит обработке. Для этой работы используются токарно-револьверные станки, а также горизонтальные и вертикальные расточные станки, а на автомобильных заводах или в других цехах, где растачивается множество цилиндров, часто применяются специальные станки и приспособления.

Рис. 10. Растачивание сдвоенного цилиндра на горизонтальном станке

Растачивание цилиндра сдвоенного бензинового двигателя. — Метод крепления детали на горизонтально-расточном станке зависит от ее формы. Цилиндр или другую отливку с плоским основанием можно зажать непосредственно на плите, но детали неправильной формы обычно удерживаются в специальных приспособлениях. На рис. 10 показано, как отливка цилиндра бензинового двигателя устанавливается для операции растачивания. Отливка W помещается в приспособление F, которое зажато на столе станка. Один конец отливки опирается на регулировочные винты S и зажимается установочными винтами, расположенными сверху и по бокам приспособления. Имеется два цилиндра, отлитых как единое целое, и они растачиваются короткой жесткой оправкой, установленной в торце шпинделя и имеющей резцы на внешнем конце. Длинную оправку того типа, который проходит через деталь и поддерживается выносной опорой B, для этой работы использовать нельзя, так как верхняя часть каждого цилиндра закрыта.

Когда один цилиндр закончен, другой устанавливается на одной линии со шпинделем путем регулировки рабочего стола в поперечном направлении. Эта регулировка осуществляется винтом C, а требуемое межосевое расстояние между двумя цилиндрами можно измерить по лимбу M на винте поперечной подачи, хотя часто предпочтительнее использовать жесткие упоры. После растачивания первого цилиндра лимб устанавливается в нулевое положение путем ослабления показанного маленького винта с накаткой и поворота лимба. Затем винт подачи вращается до тех пор, пока лимб не покажет, что выполнена требуемая поперечная регулировка, что позиционирует отливку для растачивания второго цилиндра. Торец отливки также подрезается фрезой. Обычно фрезы приболчиваются непосредственно к гильзе шпинделя A на этом конкретном станке, что обеспечивает жесткую опору для фрезы и мощный привод.

Рис. 11. Цилиндр, повернутый для обработки седел клапанов

Следующей операцией является растачивание и фрезерование противоположного конца цилиндра. Этот конец поворачивается к шпинделю (как показано на рис. 11) без открепления детали или приспособления, простым поворотом круглого стола T на пол-оборота. Этот стол является приспособлением, которое зажимается на основном столе для удержания деталей, которые должны поворачиваться в разные положения для обработки различных частей. Его положение легко изменить, и, поскольку деталь остается неподвижной относительно стола, соосность между различными отверстиями или поверхностями гарантируется, если стол повернут на нужную величину. В данном случае отливку необходимо повернуть на пол-оборота или 180 градусов, и это делается с помощью угловых делений на основании стола. Иллюстрация показывает отливку, установленную для растачивания камер впускного и выпускного клапанов. Различные резцы, необходимые для растачивания, установлены на одной оправке, как показано, а отливка регулируется поперечно для установки каждой клапанной камеры в нужное положение с помощью лимба. Односторонний резец c образует неглубокое круглое углубление или седло в приподнятой площадке, которая окружает отверстие. Соединение крышки непосредственно позади цилиндров обрабатывается фрезерованием.

Рис. 12. Растачивание картера дифференциала

Примеры растачивания, радиальной подрезки и фрезерования. — Еще один пример растачивания, в котором используется круглый стол, показан на рис. 12. Деталь W представляет собой картер для дифференциала автомобиля. Она установлена в приспособлении F, которое приболчено к столу. Отливка имеет круглые концы, которые зажаты в V-образных блоках, тем самым выверяя деталь. Это приспособление имеет направляющую втулку G, которая центрируется с оправкой и резцом для правильного позиционирования отливки. В картере имеется подшипник на каждом конце и два больших в центре. Они растачиваются плоскими резцами, подобными типу, показанному в позиции A на рис. 3. Резец для внутренних подшипников показан в позиции c.

Рис. 13. Подрезка и обтачивание фланца картера дифференциала

После того как подшипники расточены, круглый стол поворачивается на 90 градусов, и деталь перемещается ближе к шпинделю (как показано на рис. 13) для подрезки фланца F под прямым углом к подшипникам. Круглые фланцы такого типа подрезаются на горизонтально-расточном станке специальным подрезным суппортом или головкой H. Для этой конкретной работы эта головка зажимается непосредственно на гильзе шпинделя, но при необходимости ее можно зажать и на шпинделе. Токарный инструмент удерживается в прорезной резцедержавке и подается радиально для обтачивания стороны или торца фланца с помощью хорошо известной храповой подачи в позиции S. Когда эта подача работает, изогнутый палец E поворачивается вниз так, что он ударяет по одному из плеч храпового колеса за каждый оборот; это слегка поворачивает колесо, и движение передается на резцовую головку винтом подачи. Иллюстрация показывает инструмент, установленный для обтачивания внешней стороны или периферии фланца. Это делается путем установки инструмента на нужный радиус, а затем подачи детали горизонтально путем перемещения рабочего стола вдоль станины. Обратившись к рис. 12, можно увидеть, что подрезную головку не нужно снимать для растачивания, так как она прикреплена к гильзе привода шпинделя и не мешает продольной регулировке шпинделя. Эта подрезная головка также часто используется для выравнивания фланцев цилиндров, которые подлежат растачиванию, и для подобных работ.

Рис. 14. Пример работы, требующей растачивания и фрезерования

На рис. 14 показан еще один пример работы, требующей растачивания и фрезерования. Эта отливка установлена на приспособлении, которое приболчено к основному столу. В данном случае круглый стол не нужен, потому что деталь можно обработать, не поворачивая ее. После завершения растачивания край E выравнивается большой торцевой фрезой M, приболченной к гильзе шпинделя. Неправильный контур края отслеживается путем перемещения стола поперечно и шпинделя вертикально, по мере необходимости.

Рис. 15. Гильза цилиндра, установленная в приспособлении для растачивания

Приспособление для гильзы цилиндра или втулки. — Метод удержания гильзы цилиндра или втулки во время ее растачивания показан на рис. 15. Гильза L установлена в двух чугунных кольцеобразных приспособлениях F. Эти приспособления имеют круглую форму и плоские основания, которые приболчены к столу станка. На внутренней стороне каждого приспособления имеются четыре равноудаленных клина W, которые входят в канавки, как показано на виде с торца. Эти клинья притягиваются к детали болтами и предотвращают вращение гильзы при выполнении прохода. Эта форма приспособления особенно приспособлена для удержания тонких бронзовых гильз, таких как те, что используются в цилиндрах насосов, потому что требуется лишь легкое давление на клинья, и тонкую деталь можно удерживать без ее деформации. Если растачивается очень тонкая гильза, полезно слегка ослабить клинья перед выполнением чистового прохода, чтобы деталь могла пружинить обратно в свою нормальную форму.

Рис. 16. Горизонтально-расточной станок Detrick & Harvey напольного типа при растачивании отливки станины двигателя

Горизонтально-расточной станок напольного типа. — Тип горизонтально-расточного, сверлильного и фрезерного станка, показанный на рис. 16, предназначен для растачивания тяжелых деталей, таких как цилиндры больших двигателей или насосов, подшипники тяжелых станин станков и подобные работы. Этот станок также можно использовать для сверления и фрезерования, хотя он предназначен прежде всего для растачивания, а остальные операции обычно являются вторичными. Эту конструкцию обычно называют «напольным типом», потому что рабочий стол расположен низко для размещения больших тяжелых отливок. Шпиндель S, который приводит в движение расточную оправку, и механизм подачи шпинделя несет суппорт. Этот суппорт может свободно перемещаться вертикально по передней части колонны C, которая установлена на поперечных направляющих, проходящих через правый конец основной станины. Такая конструкция позволяет шпинделю перемещаться вертикально или поперечно (путем перемещения колонны) либо для установки его в требуемое положение, либо для фрезерных операций. Шпиндель также имеет продольное перемещение для растачивания. Имеется внешняя опора B для поддержки расточной оправки, которая также имеет поперечную и вертикальную регулировки, чтобы ее можно было выверить с оправкой.

Работа, выполняемая на станке этого типа, либо зажимается непосредственно на большой плите A (которая имеет ряд Т-образных пазов для приема головок зажимных болтов), либо, в некоторых случаях, может использоваться специальное приспособление или вспомогательный стол. Расточные станки такой же общей конструкции строятся во многих различных размерах. Главный шпиндель показанного станка приводится в движение двигателем, расположенным в задней части вертикальной колонны C, причем движение передается на шпиндель через валы и зубчатую передачу. Отливка D, показанная на этой конкретной иллюстрации, предназначена для парового двигателя горизонтального типа, и операция заключается в растачивании цилиндрических направляющих или подшипников для крейцкопфа. Эти подшипники имеют диаметр 15 3/4 дюйма и длину 37 3/4 дюйма. При их растачивании выполняются два черновых прохода и один чистовой проход. Торец отливки, который в собранном двигателе прилегает к цилиндру, затем подрезается с помощью обычного подрезного суппорта.

После снятия расточной оправки стол E специального приспособления, на котором установлена отливка, поворачивается на четверть оборота. Затем на шпиндель станка устанавливается большая фреза диаметром 24 дюйма, и фрезеруется одна сторона главного подшипника, а также площадки для кронштейнов направляющей штанги золотника. Затем стол поворачивается, и противоположная сторона главного подшипника фрезеруется таким же образом, причем стол точно фиксируется в различных положениях индексным плунжером F, который входит в отверстия на нижней стороне. Теперь шпиндель перемещается вверх, чтобы позволить столу повернуться так, чтобы расположить подшипниковый конец рамы рядом с передней бабкой станка. Затем фреза используется для обработки внутренних и верхних поверхностей главного подшипника. Поворачивая приспособление и не меняя положения отливки после того, как она приболчена на место, различные поверхности обрабатываются в правильном соотношении друг к другу без затруднений. Это хороший пример работы, выполняемой на горизонтально-расточных станках напольного типа.

УКАЗАТЕЛЬ

 
 
Page

 

Acme flat turret lathe, examples of chuck work
219

Acme standard thread and tool for cutting
159

Acme standard thread gage
157

Acme thread tool, measuring width with vernier caliper
157, 158

Accumulation of errors
105, 106

Aligning lathe centers for cylindrical turning
16

Allowances, average, for forced fits
130

 
for different classes of fits
131

 
for driving fits
131

 
for forced fits of given pressure
133

 
for push fits
131

 
for running fits
131

 
for shrinkage fits
133

Aluminum, lubricant for machining
53

 
shape of tools for turning
53

 
speed and feed for machining
53

Angle-plate applied to lathe faceplate
48

Angles, gage for accurate measurement of
97

Apron of lathe
4, 5

Arbor or mandrel press
22

Arbors or mandrels for lathe work, types of
19

 
use of
17

Attachment, application of Hendey relieving
125

 
convex turning for vertical boring mill
259

 
for coarse threading in lathe
160

 
for spherical turning
113

 
for taper turning in lathe
88

 
Hendey relieving
123

Automatic chucking and turning machine, Potter & Johnston
223

 
Potter & Johnston, method of “setting-up”
227

 
Potter & Johnston, turning flywheel in
236

 

Back-gears of lathe
3, 4

Bardons & Oliver turret lathe, general description
178

Bored holes, measuring diameter of
41

Boring and reaming tools for vertical mill
251

Boring and turning mill, vertical, general description
242

 
vertical, holding and setting work
247

 
vertical, turning in
249

 
turning tools for

253

Boring-bar cutters and methods of holding
280

Boring cutters for roughing and finishing cuts
285

Boring cylinders on horizontal machine
286

Boring holes to given center distance in lathe
51

Boring in lathe, example of
39

Boring large castings in lathe
49

Boring large holes, cutter-heads used for
283

Boring machine, horizontal
275

 
horizontal, examples of work on
289-297

 
horizontal, floor type
294

 
vertical, multiple-spindle type
274

Boring tool, lathe
40

Box-tools, different designs and examples of work
193

 
for general turret lathe work
190

Bradford belt-driven lathe, general description
1

Bradford quick change-gear type of lathe
173

Brass, speed for turning
52

 
tool for turning in lathe
52

“Bridle” or “hold-back” for lathe
26, 27

Bullard vertical turret lathe
264

 
examples of work
268

Button method of locating work
101

 

Caliper tool for taper turning
85

Calipers, methods of setting
10, 11

“Cat-head,” application in lathe work
25

Center holes, incorrect and correct forms
32

Center indicator, use of
100

Centered stock, methods of facing ends
34

Centers, lathe, aligning for cylindrical turning
16

 
lathe, grinder for truing
34

Centering machine
30

Centering parts to be turned
28

Centering, precaution for tool steel
33

Change gears, calculating for thread cutting
167

 
compound, for thread cutting
170

 
for cutting fractional threads
171

 
for cutting metric pitches
171

 
for thread cutting
135

Chasing dial for “catching threads” when screw cutting
141

Chuck, inaccuracy from pressure of jaws
42

 
lathe, application of
37

 
setting work in
42

 
universal, independent and combination
36

Chucking and turning machine, Potter & Johnston automatic
223

 
Potter & Johnston automatic, method of “setting-up”
227

 
Potter & Johnston automatic, turning flywheel in
236

Chucking machine, New Britain, multiple-spindle type
238

Clearance angle for turning tools

66

Clearance of turning tools, meaning of
62, 63

Coarse threading attachment for lathe
160

Collapsing tap, Geometric
202

Combination chuck for lathe
36

Compound rest, applied to screw or thread cutting
143

 
applied to taper turning
95

Convex turning attachment for vertical boring mills
259

Copper, tool for turning in lathe
52

Crankshaft lathe, description of R. K. LeBlond special
108

 
operation of R. K. LeBlond
110

Crankshaft turning in engine lathe
107

Cross-slide stop for threading
155

Cuts, average depth for turning
75

 
roughing and finishing in lathe
12, 75, 76

Cutter-heads, for boring, equipped with adjustable tools
284, 285

 
for horizontal boring machine
283

Cutters, boring, roughing and finishing types
285

 
for boring-bars
280

Cutting lubricants for turning tools
77

Cutting speeds, average for turning
72

 
based on Taylor's experiments
71

 
effect of lubricant on
76

 
factors which limit speeds for turning
72

 
rules for calculating
74

Cylinder boring machine, multiple-spindle type
274

Cylinder boring on horizontal machine
286

Cylinder lining, fixture for holding when boring
293

Cylindrical turning, simple example of
6

 

Davis turret lathe, turning bevel gear blanks
212

 
turning worm-gear blanks
211

Depth of cut for turning, average
75

Detrick & Harvey horizontal boring machine, floor type
294

Dial for “catching threads” when screw cutting
141

Dial gage, testing concentricity of button with
103, 104

Die and tap holders, releasing
199

Die-heads, self-opening type
200

Disk gage, for angles and tapers
97

 
rules for setting
98, 99

Dogs or drivers, lathe, application of
16

Drill, flat, for lathe
44

Drilling and reaming in lathe
43

Drivers or dogs, lathe, application of
16

Driving fits, allowances for
131

 

Eccentric turning in lathe
106

Engine lathe, general description
1

Errors, accumulation of
105, 106

 

Faceplate, indexing for multiple-thread cutting

153

 
lathe, application of angle-plate to
48

 
lathe, holding work on
45

Facing ends of centered stock, different methods
34

Feed and depth of cut for turning, average
75

Feeds and speeds for turning based on Taylor's experiments
71

Filing and polishing in lathe
13

Finishing and roughing cuts in lathe
75, 76

Fits, allowances for different classes
131

 
different classes used in machine construction
129

 
driving, allowances for
131

 
forced, allowances for given pressure
133

 
forced, average allowance for
130

 
forced, pressure for
132

 
push, allowances for
131

 
running, allowances for
131

 
shrinkage, allowances for
133

Fixture for holding thin lining when boring
293

Flat drill and holder for lathe
44

Flat turret lathe, Acme, examples of chuck work
219

 
Hartness, example of turning
213

 
Jones & Lamson double-spindle type
221

Floating reamer holders
271

Flywheel, finishing in one setting in turret lathe
186

 
finishing in two settings in turret lathe
189

 
machining in turret lathe
184

 
turning in Potter & Johnston automatic
236

 
turning in vertical boring mill
255

Follow-rest for lathe
27

Forced fits, allowances for given pressure
133

 
average allowance for
130

 
pressure generally used in assembling
132

Fractional threads, change gears for cutting
171

 

Gage, disk, for angles and tapers
97

 
disk, rules for setting
98, 99

 
for testing V-thread tool
138

 
standard plug, for holes
42

 
thread, Acme standard
157

Geometric collapsing tap
202

Geometric self-opening die-head
200

Gisholt convex attachment for vertical mill
259

Gisholt vertical boring mill, general description
242

Grinder for truing lathe centers
34

Grinding lathe tools
62

 

Hartness flat turret lathe, example of turning
213

Hendey relieving attachment
123

 
application of, for relieving taps, cutters and hobs
125

“Hold-back” or “bridle” for lathe
26, 27

Hollow mills for turret lathe
198

Horizontal boring machine
275

 
Detrick & Harvey floor type
294

 
examples of work
289-297

 

Independent chuck for lathe
36

Index plate, change gear, for lathe
137

Indicator, center, use on lathe
100

 
for “catching threads” when screw cutting
141

 
test, truing buttons with
102, 103

 
thread, for lathe apron, principle of
142

Inserted cutter turning tools for lathe
58

Internal threading
154

 

Jones & Lamson double-spindle flat turret lathe
221

 

Knurling in lathe and tool used
122

 

Lard oil as a cutting lubricant
78

Lathe, boring holes to given center distance in
51

 
boring large castings in
49

 
boring small hole with
104, 105

 
cutting threads in
135

 
drilling small hole with
104

 
general description of Bradford
1

 
LeBlond crankshaft, operation of
110

 
Lo-swing, general description
115

 
method of handling when cutting threads
138

 
quick change-gear type
173

 
R. K. LeBlond special crankshaft
108

 
turret type, general description
178

Lathe centers, grinder for truing
34

Lathe chucks, application of
37

 
universal, independent and combination
36

Lathe faceplate, holding work on
45

Lathe follow-rest
27

Lathe steadyrest
23

 
application of, when boring
25

Lathe taper attachment
88

 
practical application of
90

Lathe tool grinding
62

Lathe tools, angle of clearance
66

 
angle of keenness
67

 
application of various types
56

 
slope of cutting edge
66, 67

Lathe turning tools, inserted-cutter type
58

 
set of tools for general work
54

Lead of thread, definition of
146

LeBlond, R. K., lathe for crankshaft turning
108

Left-hand thread, method of cutting

148

Lining, fixture for holding when boring
293

Lo-swing lathe, general description
115

 
example of multiple-turning
117

Lubricant, effect on cutting speed
76

 
for cooling turning tools
77

 
for machining aluminum
53

 
lard oil as a cutting
78

Lucas horizontal boring machine
275

 

Mandrel or arbor press
22

 
Mandrels or arbors for lathe work, types of
19

 
for lathe work, use of
17

Metric pitches, change gears for cutting
171

Micrometer for measuring threads
162

Mills, hollow, for turret lathe
198

Multiple-spindle chucking machine, New Britain
238

Multiple-thread cutting, indexing faceplate for
153

Multiple threads
146

 
method of cutting
150

 
setting tool when cutting
152

Multiple-turning in Lo-swing lathe
117

 

New Britain multiple-spindle chucking machine
238

 
Newall Engineering Co's fit allowances
131

 

Pistons, gasoline engine, turning in turret lathe
204

 
Piston rings, attachment for turning in turret lathe
210

 
turning in turret lathe
206

Piston turning in Pratt & Whitney turret lathe
208

Pitch, metric, change gears for cutting
171

Pitch of thread, definition of
146

Plug gage, standard
42

Polishing and filing in lathe
13

Potter & Johnston automatic chucking and turning machine
223

 
method of “setting-up”
227

 
turning flywheel in
236

Pratt & Whitney turret lathe, arranged for piston turning
208

 
equipped with piston ring turning attachment
210

Press for arbors or mandrels
22

Pressure generally used in assembling forced fits
132

Push fits, allowances for
131

 

Quick change-gear type of lathe
173

 

Reamer holders, floating type
271

 
Reaming and drilling in lathe
43

Releasing die and tap holders
199

Relieving attachment, Hendey
123

 
application of

125

Relieving hobs or taps having spiral flutes
128

Rivett-Dock threading tool
164

Roughing and finishing cuts in lathe
75, 76

Running fits, allowances for
131

 

Screw cutting, calculating change gears for
167

 
compound gearing for
170

 
in engine lathe
135

 
method of handling lathe
138

 
selecting change gears for
135

 
with compound rest
143

Screws, cutting to compensate for shrinkage
165

 
metric, change gears for cutting
171

 
testing size of
161

Selecting type of turning machine
240

Shrinkage, cutting screws to compensate for
165

Shrinkage fits, allowances for
133

Side-tool, facing with
7

Speeds for turning, average
72

 
based on Taylor's experiments
71

 
effect of lubricant
76

 
factors which limit
72

 
rules for calculating
74

Spherical turning
111

 
attachments for
113

“Spider” for supporting bushing while turning
48, 49

Spiral flutes, method of relieving hobs or taps with
128

Square thread and method of cutting
149, 159

Steadyrest, application of when boring
25

 
for engine lathe
23

Stop for lathe cross-slide when threading
155

 

Tap and die holders, releasing type
199

Taper attachment for lathe
88

 
practical application of
90

Taper boring with taper attachment
90

Taper threading, position of tool for
154

Taper turning, adjustment of tailstock center for
82

 
by offset-center method
80

 
examples of
83

 
height of tool for
94

 
in vertical boring mill
261

 
in vertical mill with horizontal and vertical feeds
262

 
setting tailstock center with caliper tool
85

 
setting tailstock center with square
87

 
with compound rest
95

 
with taper attachment
92, 93

Tapers, gage for accurate measurement of
97

 
rules for figuring

97

Test indicator, truing buttons with
102, 103

Test or center indicator for use on lathe
100

Thread cutting, calculating change gears for
167

 
compound gearing for
170

 
cross-slide stop used for
155

 
indexing faceplate for multiple threads
153

 
in engine lathe
135

 
internal
154

 
method of handling lathe
138

 
selecting change gears for
135

 
taper, position of tool for
154

 
with compound rest
143

Thread gage, Acme standard
157

Thread indicator for lathe apron
141, 142

Thread micrometer
162

Thread tool, Acme, measuring width with vernier caliper
157, 158

 
for cutting V-thread
138

Thread tools for standard threads
159

Threads, Acme standard, and tool for cutting
159

 
change gears for fractional
171

 
cutting to compensate for shrinkage
165

 
different forms of
144

 
left-hand, method of cutting
148

 
metric, change gears for cutting
171

 
multiple
146

 
multiple, method of cutting
150

 
multiple, setting tool when cutting
152

 
sharp V, and tool for cutting
159

 
square, and method of cutting
149, 159

 
testing size of
161

 
three-wire system for measuring
163

 
U. S. standard, and tool for cutting
146, 159

 
Whitworth standard, and tool for cutting
158, 159

 
worm, and tool for cutting
159, 160

Threading attachment, lathe, for coarse threads
160

Threading tool, Rivett-Dock
164

Tool grinding
62

Tools for lathe, set for general turning
54

Tools for turning, angle of clearance
66

 
angle of keenness
67

 
inserted-cutter type
58

 
slope of cutting edge
66, 67

Tools for turret lathe
190

Tools, lathe, application of various types
56

Turning, cylindrical, simple example of
6

 
eccentric
106

 
multiple, in Lo-swing lathe
117

 
with front and rear tools
114

Turning speeds, average for lathe

72

 
based on Taylor's experiments
71

 
factors which limit
72

 
rules for calculating
74

Turning tools, angle of clearance
66

 
angle of keenness
67

 
for aluminum
53

 
for brass
52

 
for copper
52

 
for lathe, position of
60

 
for lathe, set of, for general work
54

 
inserted-cutter type for lathe
58

 
slope of cutting edge
66, 67

Turret lathe, Bardons & Oliver, general description
178

 
examples of chuck work in Acme flat
219

 
Hartness flat, example of turning
213

 
Jones & Lamson double-spindle type
221

 
machining flywheels in
184

 
Pratt & Whitney arranged for piston turning
208

 
piston ring turning attachment for
210

 
tools for general work
190

 
turning bevel gear blanks in Davis
212

 
turning gasoline engine pistons in
204

 
turning piston rings in
206

 
turning worm-gear blanks in Davis
211

 
typical example of turret lathe work
181

Turret lathe tools, miscellaneous types
202

Turret lathe type of vertical boring mill264

Type of turning machine, factors which govern selection
240

 

U. S. standard thread
159

 
method of cutting
146

Universal chuck for lathe
36

 

V-thread and tool for cutting
159

Vertical boring mill, Bullard turret lathe type
264

 
convex turning attachment
259

 
general description
242

 
holding and setting work
247

 
taper turning in
261

 
taper turning with horizontal and vertical feeds
262

 
tools for boring and reaming
251

 
turning flywheel in
255

 
turning tools for
253

Vertical turret lathe, Bullard, examples of work
268

 

Whitworth standard thread and tool for cutting
158, 159

Wire system for measuring threads
163

Worm thread and tool for cutting
159, 160

 

 

Примечания транскрибатора:

Inconsistencies encountered:

Left as in original:

использование degree, deg. и °;

использование minute, min. и '.

Standardised to the most commonly used in the book:

backgear(s) на back-gear(s);

camshaft на cam-shaft;

crankpin на crank-pin;

face-plate на faceplate;

out-board на outboard;

over-hang на overhang;

setscrew на set-screw;

steady-rest на steadyrest;

subdivision(s) на sub-division(s);

tail-stock на tailstock;

thumbscrew на thumb-screw;

tool-post на toolpost;

tool-slide на toolslide;

hand-wheel на handwheel;

U.S. на U. S.

На странице 64 было смазанное (неразборчивое) слово, оно было заменено на (large and rigid) work.

Оглавление: в значительной степени перекомпилировано для создания взаимно однозначных ссылок на именованные абзацы и разделы в тексте.

Иллюстрации: в основном перемещены к абзацу, к которому они относятся.