Toczenie

Autor mechanika-obrobka.pl


Napisane 2017-09-25 10:57:51


Toczenie

Toczenie teoria

Toczenie jest najbardziej popularną metodą obróbki skrawaniem. Cechą charakterystyczną tego rodzaju obróbki jest ruch główny obrotowy, decydujący o prędkości skrawania, wykonywany przez przedmiot obrabiany. Ruch posuwowy wykonuje nóż tokarski. Obróbkę powierzchni zewnętrznych nazywamy toczeniem, natomiast obróbkę powierzchni wewnętrznych wytaczaniem.

Podstawowe rodzaje toczenia:

  • wzdłużne
    toczenie wzdłużne
  • poprzeczne
    toczenie poprzeczne
  • kształtowe (za pomocą noży kształtowych),
    toczenie kształtowe
  • toczenie stożków
    toczenie stożków
  • gwintowanie, wiercenie, wytaczanie, radełkowanie.

W przypadku tego rodzaju obróbki możemy wyróżnic trzy podstawowe metody toczenia:

  •  metoda punktowa (nożem punktowym) – w tej metodzie kształt obrabianemu przedmiotowi nadaje się ruchem jednego fragmentu noża, który tworzy odpowiedni zbiór linii tworzących
    Toczenie punktowe
  • metoda kształtowa (za pomocą nocy kształtowych) – kształt noża nadaje kształt przedmiotowi obrobionemu
    toczenie kształtowe
  • metoda obwiedniowa   narzędzie wykonuje równocześnie ruch prostoliniowy i obrotowy, a kształt przedmiotu powstaje w wyniku zazębienia się powierzchni przedmiotu z narzędziem – metoda dosyć kosztowna i rzadko spotykana.
    toczenie obwiedniowe

Narzędzia tokarskie

Są narzędziami jednoostrzowymi, inaczej nazywanymi nożami imakowymi. Można wyróżnić np. zdzieraki, przecinaki, wytaczaki – wszystko zależne jest od zastosowania danego narzędzia. W większości przypadków takie narzędzia wykonywano jako jeden element składajacy się z części skrawającej i chwytowej. Na dzień dzisiejszy stosuje się noże składane, które posiadają wymienną wieloostrzową płytkę. Dlaczego? Dlatego, że wykorzystując jedną oprawkę narzędziową możemy w łatwy sposób wymieniać płytki narzędziowe, które mogą mieć różną geometrię lub być wykonane z różnych materiałów. Płytki mogą być łączone za pomocą zgrzewania elektrycznego lub tarciowego, lutowane lub klejonego. Jednak połączenie mechaniczne za pomocą śrub jest najczęściej stosowane, ze względu na najmniejszą zawodność takiego połączenia.

 nóż tokarski z wymienną płytką
Nóż tokarski z wymienną wieloostrzową płytką

Budowa części roboczej noża tokarskiego - zdzieraka prostego

budowa zdzieraka prostego

Najprostszy ze względu na budowę rodzaj noża tokarskiego (zdzieraka) pokazano powyżej. W przypadku tego narzędzia jak i wielu innych narzędzi wykorzystywanych w obróbce - można wyróżnić na nim podstawowe powierzchnie i krawędzie, które są istotne podczas procesu skrawania. Geometria narzędzi może być bardzo zróżnicowana - wszystko zależne jest od jego przeznaczenia. Na zdzieraku prostym możemy wyróżnić: 1 - powierzchnia natarcia, 2 - główna krawędź skrawająca, 3 - główna powierzchnia przyłożenia, 4 - przejściowa powierzchnia przyłożenia, 5 - pomocnicza powierzchnia przyłożenia, 6 - przejściowa krawędź skrawająca, 7 - pomocnicza krawędź skrawająca.

Technologiczne parametry toczenia

Podstawowymi parametrami w przypadku toczenia jak i każdego innego rodzaju obróbki jest prędkość skrawania Vc, wyrażana w m/min, głębokość skrawania Ap w mm oraz posuw f w mm/obr. Prędkość skrawania to droga krawędzi narzędzia przebyta w jednostce czasu. Wyznacza się ją z zależności:

wzór na prędkość skrawania

gdzie d – średnica przedmiotu obrabianego [mm], n - prędkość obrotowa przedmiotu obrabianego (prędkość ruchu roboczego) [obr/min]

Warto znać jednostki poszczególnych parametrów, dlatego że wartość tysiąca w mianowniku jest po to, żeby w końcowym rezultacie wyrazić prędkość skrawania w metrach na minutę – wstawiając do wzoru średnicę przedmiotu obrabianego w milimetrach.

Głębokość skrawania to odległość między powierzchnią obrabianą a obrobioną:

wzór na głębokość skrawania

Gdzie d – średnica przedmiotu obrabianego, d1 – średnica przedmiotu obrobionego

Posuw jest przesunięciem noża w kierunku ruchu posuwowego w czasie obrotu przedmiotu obrabianego i wyraża się w jednostce [mm/obr]. Natomiast prędkość posuwu jest chwilową prędkością ruchu posuwowego, która jest związana z prędkością obrotową i wyznacza się ją z zależności:

wzór na posuw

Gdzie n - prędkość obrotowa przedmiotu obrabianego (prędkość ruchu roboczego), f – posuw [mm/obr]

Mocowanie przedmiotu obrabianego na tokarce

Istnieją dwa podstawowe sposoby mocowania przedmiotu w tokarce: w kłach wrzeciona i konika lub w uchwytach samocentrujących/uchwytach z niezależnymi szczękami/tarczach tokarskich, które są zakładane na wrzeciono. Stosuje się również np. podtrzymki stałe/ruchome jeżeli obrabia się bardzo długi przedmiot w celu zwiększenia jego sztywności podczas obróbki. Podstawowymi parametrami obrabianych przedmiotów na tokarkach jest ich średnica oraz długość, ponieważ jest to zależne od budowy danej obrabiarki.

Metody toczenia stożków na tokarce

Na tokarce uniwersalnej można wykonać stożki czterema metodami:

- wykorzystując noże kształtowe – krótkie stożki, wykorzystuje się wtedy posuw sań poprzecznych lub wzdłużnych,

- przez skręcenie obrotnicy – głównie w przypadku dużej zbieżności stożka, nóż tokarski przesuwa się wtedy wraz z saniami narzędziowymi po prowadnicach obrotnicy skręconej pod odpowiednim kątem,

toczenie stożka - metoda skręconej obrotnicy

1 – nóż, 2 – obrotnica

Proces toczenia stożka 
Proces toczenia stożka – skręcenie obrotnicy

- przez przesunięcie konika – tylko dla stożków o małej zbieżności, konik zostaje odpowiednio ustawiony, tak żeby jego tworząca była równoległa do kierunku przesuwu sań,

toczenie stożka - przesunięcie konika

1 – konik, 2 - nóż

- za pomocą liniału – tokarka musi być wyposażona w odpowiednie urządzenie

Toczenie gwintu 

Jeżeli tokarka posiada śrubę pociągową, która napędza suport, można na niej wykonywać gwinty. Przesuw noża jest wtedy odpowiedni synchronizowany z obrotami przedmiotu obrabianego, niż w przypadku stosowania wałka pociągowego i kół zębatych. Gwint nacinany jest z reguły w kilku/kilkunastu przejściach - gdybyśmy mieli wykonywać to na wałku - nie ma szans żeby 'trafić w punkt' przy kolejnym przejściu. Przy toczeniu gwintów wykorzystuje się przekładnie gitarową (w celu uzyskania interesującego nas skoku gwintu). Przykładowy łańcuch kinematyczny do toczenia gwintu można zobaczyć tutaj. Dla operatora obrabiarki - cała mechanika w środku nie jest istotna. Na odpowiednich tabliczkach umieszczonych na maszynie można zobaczyć jak należy ustawić poszczególne dźwignie, żeby wykonać odpowiedni gwint.

śruba pociągowa i wałek
Śruba pociągowa (powyżej) i wałek pociągowy (poniżej)

Rodzaje tokarek i budowa tokarki

Wyróżnia się tokarki takie jak:

  • kłowe,
  • uchwytowe,
  • rewolwerowe,
  • tarczowe,
  • karuzelowe,
  • półautomaty i automaty tokarskie.

Tokarki te mają różne wielkości i specyfikację. Główną różnicą pomiędzy wymienionymi jest sposób mocowania przedmiotu obrabianego. Dla przykładu: tokarki kłowe - posiadają kieł we wrzecionie i koniku. Tokarka uchwytowa może we wrzecionie posiadać uchwyt samocentrujący a po drugiej stronie konik z kłem do podparcia. Tokarki rewolwerowe posiadają głowicę rewolwerową, która pozwala na zamocowanie kilku narzędzi - co z kolei przekłada się na dużo większą wydajność obrabiarki - nie trzeba co operację wymieniać narzędzia, wystarczy obrócić głowicę. Najważniejsze cechy charakterystyczne każdej z nich to wznios kłów nad prowadnicami, największa średnica toczenia, największa długość toczenia czy moc silnika.

Budowę tokarki uniwersalnej pokazana poniżej:

Budowa tokarki kłowej
Budowa tokarki

1 – łoże, 2 – nogi, 3 – silnik elektryczny, 4 – pokrywa przekładni gitarowej, 5 – wrzeciennik,
6 – wrzeciono, 7 – suport poprzeczny, 8 – konik, 9 – suport wzdłużny, 10 – śruba pociągowa, 11 – wałek pociągowy