П.М. Денежный, Г.М. Стискин, И.Е. Тхор
Токарное дело
Издание третье, переработанное
Одобрено Ученым советом Государственного комитета СССР по профессионально-техническому образованию в качестве учебного пособия для средних профессионально-технических училищ
Москва «Высшая школа» 1979
УДК 621.941.1
Денежный П.М. и др. Токарное дело: Учебное пособие для средних профессионально-технических училищ / П.М. Денежный, Г.М. Стискин, И.Е. Тхор. - 3-е издание, переработанное. - М.: Высшая школа, 1979. - 199 с., ил. - (Профтехобразование. Обработка резанием).
В книге описаны принцип действия токарных станков, серийный станок 16К20, приемы токарной обработки; приведены сведения об организации рабочего места токаря, о построении технологического процесса токарной обработки, выборе режима резания, инструментов и приспособлений, экономичной обработке типовых деталей, показаны пути повышения производительности труда и качества продукции, рассмотрены вопросы техники безопасности при работе на токарных станках.
Введение (3).
Часть первая. ОСНОВЫ ТОКАРНОГО ДЕЛА (4).
Глава 1. Основные сведения о токарной обработке (4).
Глава 2. Обработка наружных цилиндрических поверхностей (15).
Глава 3. Технологический процесс токарной обработки (36).
Глава 4. Обработка цилиндрических отверстий (42).
Глава 5. Технологический процесс изготовления деталей типа втулок (61).
Глава 6. Нарезание резьбы плашками и метчиками (64).
Глава 7. Обработка конических поверхностей (73).
Часть вторая. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ (80).
Глава 8. Типовые механизмы станков (80).
Глава 9. Общий обзор токарных станков (86).
Глава 10. Токарно-винторезный станок 16К20 (89).
Глава 11. Основы рациональной эксплуатации токарных станков (107).
Часть третья. ОБРАБОТКА СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (112).
Глава 12. Обработка фасонных поверхностей (112).
Глава 13. Отделка поверхностей (120).
Глава 14. Нарезание резьбы резцами (124).
Глава 15. Технологические вопросы обработки сложных поверхностей (136).
Глава 16. Обработка заготовок со сложной установкой (139).
Часть четвертая. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ (148).
Глава 17. Физические основы процесса резания металлов (148).
Глава 18. Токарные резцы (155).
Глава 19. Основные закономерности процесса резания металлов при точении (162).
Часть пятая. СВЕДЕНИЯ ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КРУГОЗОРА ТОКАРЯ (171).
Глава 20. Технологические процессы токарной обработки заготовок некоторых типовых деталей (171).
Глава 21. Пути повышения производительности труда при токарной обработке (177).
Глава 22. Станки токарной группы (184).
Глава 23. Техника безопасности при работе на токарном станке (188).
Приложения (192).
Литература (196).
Петр Моисеевич Денежный, Григорий Моисеевич Стискин, Иван Ефимович Тхор
ТОКАРНОЕ ДЕЛО
Художник И.Н. Веселов-Новицкий
Другая обработка этой книги в формате djvu -
Предисловие к шестому изданиюТокаря была и остаётся одной из самых востребованных. Обработка древесины и металла - сфера применения токарного ремесла. Для оптимизации труда, точности и скорости изготовления деталей существует множество станков и иного оборудования, которое постоянно совершенствуется, позволяя выполнять мастеру сложнейшие и точнейшие операции.
Специфика термина
Токарное дело прошло долгий путь развития, прежде чем обрело те формы производства, которые мы знаем сейчас. На современном этапе к нему относятся резка металлических и неметаллических материалов и сплавов, нанесение резьбы разных типов на детали, вытачивание отдельных элементов оборудования и нанесение на них различных насечек, канавок и т.д., обтачивание деревянных болванок для придания им нужной формы. Конечные продукты производства - знакомые нам болты и гайки, клапаны и переходники, заглушки и многая другая фурнитура, а также разные корпуса и прочие детали.
Токарное дело тесно связано с токарным производством. Под это понятие подходит, в принципе, любое предприятие, где установлены соответствующие станки и прочие орудия для работы с разным материалом от единичных заказов до целой серии или линии. Для того чтобы уметь выполнять нужные действия и разбираться в каждом этапе операций, необходимо хорошо знать свойства термообработок материалов, ориентироваться в чертежах и обладать многими другими знаниями. Поэтому токарное дело считается наукой сложной, самым тесным образом взаимодействующей со смежными.
История и традиции
Если вернуться в далёкое прошлое, то можно вспомнить, что наши предки пользовались посудой, которую долбили, вырезали и вытачивали из дерева, равно как и предметы домашнего обихода, мебель и даже игрушки. Делалось это сначала грубым способом и подручными средствами, а затем на приспособлениях, напоминавших токарные станки и ставших их прообразами. Так появились обточенные братины, миски, чашки. Следовательно, именно оттуда современное токарное дело берёт свои истоки. И по сей день в народных промыслах точёные детали и целые изделия находят широкое применение. Например, различные кухонные аксессуары: подставки под горячие чайники, кастрюли и сковородки, и т.д.; аксессуары дизайна интерьера: деревянные «занавесы» из отшлифованных кругляшков из древесины или палочек, сувенирные скульптуры и статуэтки. Токарные станки обрабатывают практически любую породу дерева быстро и аккуратно, со всей необходимой точностью. При этом размер изделия особой роли не играет. Обточить можно и миниатюрную нэцкэ, указав даже мельчайшие детали, и крупное изделие. Особую красоту и выразительность таким предметам прида
ёт художественная роспись.
С развитием промышленности, активным использованием в производстве железа зародилось и токарное дело по металлу, близкое технически к деревообрабатывающему. Сейчас без него не обходится ни один производственный процесс. Сложнейшие механизмы в основе своей сделаны из деталей, созданных на токарных станках. Поэтому токарь, особенно фрезеровщик, всегда востребован на предприятиях. А обучение токарному делу ведётся во всех специализированных профтехучилищах и на многих крупных заводах и фабриках.
Резюме
Профессия токаря, интересная и трудная, требует большой самодисциплины, аккуратности и постоянного самосовершенствования. Это одна из тех специальностей, на которых держатся самые сложные высокотехнологичные процессы.
К наиболее распространенным методикам изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами относится токарная обработка металла. Суть данной методики, позволяющей также получать поверхность с требуемой шероховатостью, заключается в том, что с заготовки убирают лишний слой металла.
Технология токарных работ по металлу предполагает использование специальных станков и режущего инструмента (резцы, сверла, развертки и др.), посредством которого с детали снимается слой металла требуемой величины. выполняется за счет сочетания двух движений: главного (вращение заготовки, закрепленной в патроне или планшайбе) и движения подачи, совершаемого инструментом при обработке деталей до заданных параметров их размера, формы и качества поверхности.
За счет того, что существует множество приемов совмещения этих движений, на токарном оборудовании работают с деталями различной конфигурации, а также осуществляют целый перечень других технологических операций, к которым относятся:
Благодаря такой широкой функциональности токарного оборудования на нем можно сделать очень многое. Например, с его помощью выполняют обработку таких изделий, как:
Естественно, что токарная обработка предполагает получение готового изделия, которое соответствует определенным стандартам качества. Под качеством в данном случае подразумевается соблюдение требований к геометрическим размерам и форме деталей, а также степени шероховатости поверхностей и точности их взаимного расположения.
Для обеспечения контроля над качеством обработки на применяют измерительные инструменты: на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями, – предельные калибры; для условий единичного и мелкосерийного производства – штангенциркули, микрометры, нутрометры и другие измерительные устройства.
Первое, что рассматривают при обучении токарному делу, – это технология обработки металлов и принцип, по которому она осуществляется. Заключается этот принцип в том, что инструмент, врезаясь своей режущей кромкой в поверхность изделия, зажимает его. Чтобы снять слой металла, соответствующий величине такого врезания, инструменту надо преодолеть силы сцепления в металле обрабатываемой детали. В результате такого взаимодействия снимаемый слой металла формируется в стружку. Выделяют следующие разновидности металлической стружки.
Слитая
Такая стружка формируется тогда, когда на высоких скоростях обрабатываются заготовки, выполненные из мягкой стали, меди, олова, свинца и их сплавов, полимерных материалов.
Элементная
Образование такой стружки происходит, когда на небольшой скорости обрабатываются заготовки из маловязких и твердых материалов.
Стружка надлома
Стружка такого вида получается при обработке заготовок из материала, отличающегося невысокой пластичностью.
Ступенчатая
Формирование такой стружки свойственно для среднескоростной обработки заготовок из стали средней твердости, деталей из алюминиевых сплавов.
Эффективность, которой отличается работа на токарном станке, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи. Чтобы обработка детали была высококачественной, необходимо организовать следующие условия:
Скорость резки выбирается на основе характеристик материала, из которого сделана заготовка, типа и качества применяемого резца. В соответствии с выбранной скоростью резки выбирается частота вращения шпинделя станка, оснащенного токарным патроном или планшайбой.
При помощи различных типов резцов можно выполнять черновые или чистовые виды токарных работ, а на выбор инструмента основное влияние оказывает характер обработки. Изменяя геометрические параметры режущей части инструмента, можно регулировать величину снимаемого слоя металла. Выделяют правые резцы, которые в процессе обработки детали передвигаются от задней бабки к передней, и левые, движущиеся, соответственно, в обратном направлении.
По форме и расположению лезвия резцы классифицируются следующим образом:
Различаются резцы и по цели применения:
Качество, точность и производительность обработки, выполняемой на токарном станке, зависят не только от правильного выбора инструмента, но и от его геометрических параметров. Именно поэтому на уроках в специальных учебных заведениях, где обучаются будущие специалисты токарного дела, очень большое внимание уделяется именно вопросам геометрии режущего инструмента.
Основными геометрическими параметрами любого резца являются углы между его режущими кромками и направлением, в котором осуществляется подача. Такие углы режущего инструмента называют углами в плане. Среди них различают:
Угол при вершине зависит только от того, как заточен инструмент, а вспомогательные углы можно регулировать еще и его установкой. При увеличении главного угла уменьшается угол при вершине, при этом уменьшается и часть режущей кромки, участвующей в обработке, соответственно, стойкость инструмента тоже становится меньше. Чем меньше значение этого угла, тем большая часть режущей кромки участвует как в обработке, так и в отводе тепла от зоны резания. Такие резцы являются более стойкими.
Практика показывает, что для токарной обработки не слишком жестких заготовок небольшого диаметра оптимальным является главный угол, величина которого находится в интервале 60–90 градусов. Если обрабатывать необходимо заготовку большого диаметра, то главный угол необходимо выбирать в интервале 30–45 градусов. От величины вспомогательного угла зависит прочность вершины резца, поэтому его не делают большим (как правило, он выбирается из интервала 10–30 градусов).
Особое внимание на уроках по токарному делу уделяется и тому, как правильно выбирать тип резца в зависимости от вида обработки. Так, существуют определенные правила, по которым обработку поверхностей того или иного типа выполняют с помощью резца определенной категории.
Отдельную категорию токарного инструмента составляют резцы, с помощью которых можно обрабатывать фасонные поверхности с длиной образующей линии до 40 мм. Такие резцы подразделяются на несколько основных типов:
Из всех типов оборудования для токарной обработки наибольшее распространение и на крупных, и на мелких предприятиях получил токарно-винторезный станок. Причиной такой популярности является многофункциональность этого устройства, благодаря которой его с полным основанием можно назвать универсальным.
Перечислим основные элементы конструкции такого станка:
Токарный станок с ЧПУ
Токарное дело появилось на заре промышленной революции и с тех пор прошло длинный путь эволюции. В наше время профессия токаря успела утратить привлекательность для молодых людей. Но с другой стороны с появлением большого количества станков с программным управлением, токарное дело обретает новое звучание и переходит в разряд инженерного искусства. Детали токарной обработки применяются в машиностроении, электроэнергетике, строительстве и других областях промышленности и техники.
Для начинающих токарное дело кажется темным лесом, полным непонятных терминов. Хотя на самом деле суть процесса токарного точения довольно проста. Главный инструмент токаря - это станок в котором зажатая деталь вращается на высокой скорости, а режущий элемент производит обрабатывающие процессы по дереву, металлу или пластику.
Обрабатываться могут самые различные материалы. Наиболее востребованным материалом в токарном деле безусловно является сталь.
Но исторически все начиналось с обработки дерева, 12 еще действующих токарных станков Петра Первого до сих пор сохранились в коллекции Эрмитажа. Русский царь увлекался ремеслами, но токарная обработка деревянных и металлических деталей была его любимым занятием.
Современные станки, конечно, гораздо сложнее первых деревянных образцов. Но базовый принцип сохраняется, несмотря на появление электрического двигателя вместо ручного привода и многократное увеличение в размерах.
Токарный станок состоит из нескольких базовых элементов:
Деталь зажимается, привод сообщает ей вращение и, регулируя положения режущего или фрезеровочного инструмента, производится обработка материала.
Стандартные токарные операции, которые применяются и в металлообработке, и в обработке дерева это:
Каждая операция требует специальный инструмент, который подбирают в соответствии с материалом, требуемой точностью обработки и конструктивных особенностей станка.
В советское время существовала разветвленная сеть профессиональных училищ, в которых молодые люди после школы могли освоить профессию токаря совершенно бесплатно. Обучающая программа включала теоретическую часть практическую работу на учебном станке в стенах училища и производственную практику. Одним из самых важных элементов теоретической подготовки наряду с изучением свойств металла было обучение владению инструментом. Без понимания того для чего нужен каждый вид резца, как он устанавливается в станке и под каким углом происходит обработка профессиональный токарь никак обойтись не сможет. Сейчас каталоги токарных резцов и фрез - это многотомные справочники и пособия для токаря огромного формата. Разнообразие оснастки, разработанной для любых тонкостей операций металлообработке сравнимо с классификацией видов в биологии. Основные инструменты, без которых точно не обойдется ни одно производство и можно проводить большинство операций - это резцы:
Обучение работе на токарном станке включает подготовку к работе со всеми видами этих резцов. И для каждого инструмента необходима точная спецификация фиксации инструмента. Угла заточки, угла под которым резец подходит к детали, скорости подачи. При этом все параметры будут меняться со сменой материала. Даже у стали в зависимости от наличия различных присадок процесс обработки настраивается отдельно.
Станки, которые можно сейчас встретить у производителей очень сильно различаются по ряду параметров:
Первые опыты начинающего токаря начинаются с изучения токарного станка, общих принципов работы и самых простых операций по нарезке деталей. Дальше с ростом навыков, работы со станком и теоретической подготовки можно переходить к новым работам, например, по нарезке резьбы или проточке.
Но прогресс в умениях дело далеко не быстрое, придется привыкнуть к мысли о долгом кропотливом обучении. В профессиональных училищах срок подготовки занимает 3 года плюс производственная практика, которая совершенно по-другому преподносит теоретические знания.
С ростом профессиональной подготовки токарь может подтверждать свои умения сдает экзаменов для перехода в следующий разряд, чем выше разряд, тем больших теоретических знаний необходимо специалисту и, тем более, тонкое владение инструментов он должен демонстрировать
Сдача экзаменов для перехода от разряда к разряду разделена периодом не менее года.
Последний шестой разряд свидетельствует о весьма высокой подготовке в теоретической части, практических навыках обработки деталей и настройке станков. Заработная плата такого специалиста может превышать оплату профессионального инженера.
И иногда от специалиста с уникальными токарными навыками может полностью зависеть производственный процесс на предприятии. Сдача экзаменов по специальности токарное дело открыта во многих профессиональных обучающих центрах, обычно для экзамена потребуется дополнительно пройти обучающий курс и оплатить переподготовку и сам экзамен.
Обучение токарному делу, как, например, в профессии врача, длится целую жизнь, кроме существенного объема теоретической информации, книг и практических навыков которые предстоит освоит стоит есть постоянно обновляющийся парк техники, требующий изучения, токарные станки развиваются. Также увеличивается номенклатура обрабатываемых материалов, появляются новые композитные и полимерные материалы с неизученными свойствами.
Скачать учебное пособие по токарному делу