Ф. П. МАЛИКОВ
СЕКРЕТЫ
ТОКАРНОГО
МАСТЕРСТВА
МАШИНОСТРОЕНИЕ
WWW.CHIPMAKtR HU
2006
ББК 34.632
М19
УДК 621.941(075)
Рецензент О. М. Леонтьев
Маликов Ф. П.
М19 Секреты токарного мастерства.— М.: Машиностроение,
1990.—128 с.: ил.
ISBN 5-217-01081-9.
В популярной форме описываются работы, выполняемые токарем.
Даны основные сведения о процессе резания металлов и устройстве
резцов. Освещен опыт внедрения в производство новых высокопроизво-
дительных конструкций резцов. Приведены сведения о приемах и методах
обработки сложных поверхностей изделий, в том числе «шар в шаре»,
«кольцо в кольце» и др.
Для токарей, а также читателей, знакомых и желающих познакомиться
с токарным делом.
2704040000—239
038(01)—90
239—90
ББК 34.632
ISBN 5-217-01081-9
© Ф. П. Маликов, 1990
2
ВВЕДЕНИЕ
Одной из самых массовых рабочих профессий является
профессия токаря. Без выполнения токарных работ не обходится
ни одно производство. Токарю приходится выполнять самые
разнообразные работы, поэтому ему необходимы знания по
станкам, инструментам, приспособлениям и способам обработки.
Труд токаря разнообразен и имеет творческий характер.
В этой книге наряду с основами токарного дела приведены
примеры изготовления различных изделий. Подробно рассмотре-
ны способы получения сферических поверхностей, требующие от
токаря высокой квалификации.
В машиностроении широкое применение получают новые
технологические процессы, например алмазное выглаживание.
В книге освещен опыт автора по применению этого прогрессивно-
го способа окончательной обработки деталей. Поучительными
примерами являются также процессы изготовления загадочных
изделий - - сувениров. Освоение хитроумной технологии обра-
ботки таких изделий, несомненно, поднимет уровень мастерства
токаря.
3
Основы токарного дела
ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ
На токарном станке обрабатывают заготовки с поверхностями
вращения: валы, оси, втулки, диски, кольца, шестерни, фланцы,
барабаны и т. д. Так как в большинстве машин и механизмов
преобладающее количество деталей представляют собой тела
вращения, то на машиностроительных заводах станки токарной
группы являются наиболее распространенными (рис. 1). Кроме
точения на токарных станках можно производить сверление,
зенкерование, развертывание, центрование, зенкование, затылова-
ние, накатывание поверхности, алмазное выглаживание, опилива-
ние, шлифование, притирание и полирование.
Рис. 1. Операции, выполняемые на токарном станке:
а — обтачивание цилиндрических поверхностей; б—растачивание, в — обтачивание кони-
ческих поверхностей; г — обтачивание фасонных поверхностей; д—нарезание резьбы;
е—отрезание и прорезание канавок; ж — подрезание торца; з — нарезание торцовых
спиральных канавок
4
Токарю необходимо знать принцип работы, правила управле-
ния и эксплуатации токарных станков; назначение и применение
универсальных приспособлений, контрольно-измерительного стан-
дартного и специального инструмента; применяемые материалы
для инструмента; способы определения оптимальных режимов
резания.
ТОКАРНЫЕ СТАНКИ
В машиностроении широкое применение получил токарно-
винторезный станок 16К20, на котором можно выполнять
различные токарные работы на высоких скоростях. На основе
базовой модели станка 16К.20 нормальной точности выпускают
еще три модели, имеющие одинаковые кинематические схемы
и унифицированную конструкцию: 16К20П — станок повышенной
точности; 16К20Г — станок нормальной точности с выемкой в ста-
нине; 16К25 — облегченный станок нормальной точности с
большим диаметром обработки.
При использовании этих станков учитывают их специфику.
Например, станок 16К20П является моделью повышенной
точности, и поэтому его не используют для черновой обработки.
Важным фактором для точности станка является его
правильная установка на фундамент. В горизонтальной плоскости
выверку станка осуществляют уровнем, установленным в средней
части станка параллельно и перпендикулярно оси центров при
ослабленных фундаментных болтах. В любом из этих положений
отклонение не должно превышать 0,04 мм на длине 1000 мм для
станков 16К20.
В станке применено автоматическое централизованное
смазывание шпиндельной бабки и коробки подач. Ежедневно
перед началом работы нужно проверять по указателю уровень
масла в резервуаре. Уровень масла контролируют также
в емкости для автоматического смазывания механизма фартука.
Техническая характеристика станка 16К20
Расстояние между центрами (РМЦ), мм	710, 1000, 1400
и 2000
Наибольший диаметр заготовки, мм:
над станиной	400
над поперечными салазками суппорта	220
Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, мм	50
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5...1600
Подача, мм/об:
продольная	0,05...2,8
поперечная ...	0,025...1,4
Шаг нарезаемой резьбы:
метрической, мм .	. .	. .	0,5...112
дюймовой, число ниток на 1"	.	56...0,25
Мощность электродвигателя главного привода, кВт . .	10
Максимальная масса заготовки, кг, устанавливаемой:
5
в патроне	500
в центрах.......... 1500
Конус отверстия шпинделя	Морзе	№ 6
Цена одного деления лимба суппорта, мм:
при продольном	перемещении	1 и 100
при поперечном	перемещении	0,05
Резцовые салазки
Наибольший угол поворота, °	±90
Цена деления шкалы, °	.	1
»	» лимба,, мм	,	.	0,05
Наибольшее сечение державки резца, мм	25X25
Высота от опорной поверхности резца до оси центров, мм 25
Задняя бабка
Коническое отверстие в пиноли	Морзе № 5
Цена деления лимба, мм	0.1
Органы управления станка 16К20 (рис. 2):
1	— рукоятка частоты вращения шпинделя (четыре фиксиро-
ванных положения при повороте рукоятки в вертикальной
плоскости и три промежуточных положения при нарезании
многозаходных резьб);
2	— рукоятка частоты вращения шпинделя (шесть фиксиро-
ванных положений при повороте рукоятки в вертикальной
плоскости; на рукоятке нанесены цифры от 1 до 6);
Рис. 2. Органы управления станка 16К20
6
3	— рукоятка установки шага резьбы и положения для
деления многозаходных резьб (три фиксированных положения
при повороте рукоятки в вертикальной плоскости);
4	— рукоятка нарезания правой и левой резьб (два
фиксированных положения при повороте рукоятки в вертикальной
плоскости);
5	— рукоятка установки подачи и шага резьбы (четыре
фиксированных положения, обозначенных римскими цифрами);
6	—рукоятка установки подачи и типа нарезаемой резьбы
(четыре фиксированных положения при повороте рукоятки
в вертикальной плоскости);
7 — рукоятка установки подачи и шага резьбы и отключения
механизма коробки подач (четыре фиксированных положения,
обозначенных латинскими буквами А, В, С, D и два промежу-
точных, обозначенных стрелками).
Переключение рукояток / ... 7 производить, когда рукоятки
8 и 16 установлены в средних положениях. При затруднении
переключения рукоятки повернуть шпиндель вручную.
8—рукоятка управления фрикционной муфтой главного
привода, сблокированная с рукояткой 16 (три фиксированных
положения: среднее — муфта выключена, тормоз выключен;
перемещение на себя и поворот рукоятки вправо — включение
прямого вращения шпинделя; перемещение на себя и поворот
рукоятки влево — включение обратного вращения шпинделя;
пользоваться при включенном выключателе 30 и после нажатия
черной кнопки «Пуск» на пульте /2);
9 — кнопка золотника смазывания направляющих каретки
и поперечных салазок суппорта;
10—маховик ручного перемещения каретки (вращение
против часовой стрелки — перемещение каретки влево; по
часовой стрелке — вправо; пользоваться только при отвернутом
болте 13, включенной рукоятке 11 и выключенных рукоятках
15 и 20);
И — рукоятка переключения реечной шестерни (перемещение
от себя — сцепление шестерни с рейкой; на себя -— расцепление;
сцеплять шестерню с рейкой только при выключенной рукоятке
15; при затруднении переключения рукоятки повернуть маховик
Ю);
12 — пульт переключения электродвигателя главного привода
(нажатие черной кнопки — включение электродвигателя; нажатие
красной — выключение; черную кнопку нажимать только при
включенном выключателе 30);
13—болт крепления каретки на станине (поворот болта по
часовой стрелке — закрепление каретки, против часовой стрел-
ки — открепление; каретку закреплять при транспортировании
станка и тяжелых торцовых работах);
7
14	— рукоятка включения подачи (поднятие вверх — включе-
ние червяка фартука; пользоваться при работе по упорам или при
выключении подачи в результате перегрузки);
15	— рукоятка переключения гайки ходового винта (поворот
вниз — включение механической подачи, вверх — выключение
подачи; пользоваться для нарезания резьбы при выключенной
рукоятке 20; при затруднении переключения рукоятки маховиком
10 переместить каретку);
16	— рукоятка управления фрикционной муфтой главного
привода, сблокированная с рукояткой 8 (три фиксированных
положения: среднее — муфта выключена, тормоз включен;
нажатие влево и поророт рукоятки вверх — включение прямого
вращения шпинделя; нажатие влево и поворот рукоятки вниз —
включение обратного вращения шпинделя; пользоваться при
включенном выключателе 30 и после нажатия кнопки «Пуск» на
пульте 12);
17	— маховик перемещения пиноли задней бабки (вращение
по часовой стрелке — перемещение пиноли влево, вращать только
тогда, когда рукоятка 19 находится в крайнем левом положении);
/8	— рукоятка крепления задней бабки к станине (поворот от
себя — закрепление задней бабки; на себя — открепление; задняя
бабка всегда должна находиться в закрепленном состоянии,
открепление производят только при установочных перемещениях
задней бабки по станине);
19	— рукоятка зажима пиноли задней бабки (поворот
вправо — пиноль зажата, влево — разжата; зажимать только при
обработке деталей в центрах);-
20	— рукоятка управления перемещениями каретки и попе-
речных салазок суппорта (поворот влево — включение перемеще-
ния каретки влево, вправо — включение перемещения вправо; по-
ворот от себя — включение перемещения поперечных сала-
зок вперед, на себя — включение перемещения назад; поль-
зоваться только при включенной рукоятке 11 и выключенной
рукоятке 15);
21	— кнопка включения электродвигателя привода быстрых
ходов каретки и поперечных салазок суппорта (нажатие —
включение электродвигателя; для осуществления быстрых
холостых ходов суппорта пользоваться при включенной рукоятке
20);
22	— рукоятка ручного перемещения резцовых салазок
суппорта (вращение по часовой стрелке — перемещение салазок
влево, против часовой стрелки — вправо; станок 16К20П имеет
устройство для механического перемещения резцовых салазок);
23	— рукоятка поворота и крепления индексируемой резцовой
головки (вращение против часовой стрелки — открепление и по-
ворот резцовой головки, по часовой стрелке — фиксирование
и крепление резцовой головки, которая может быть установлена
8
в любом промежуточном положении, кроме четырех фиксиро-
ванных) ;
24	— выключатель лампы местного освещения (поворот
в сторону цоколя лампы — включение, в сторону колбы —
выключение; пользоваться только при включенном выключателе
30);
25	— рукоятка ручного перемещения поперечных салазок
суппорта (вращение рукоятки по часовой стрелке — перемещение
салазок назад, вращение против часовой стрелки — перемещение
вперед);
26	— регулируемое сопло подачи СОЖ (поворот по часовой
стрелке — уменьшение подачи СОЖ, подаваемой к режущему
инструменту, против часовой стрелки — увеличение; пользоваться
при включенном выключателе 28);
27	— указатель нагрузки станка, служащий для определения
нагрузки на электродвигатель главного привода при обработке
деталей;
28	— выключатель электронасоса подачи СОЖ (включение
и выключение производятся в соответствии с символами на
панели электрошкафа управления; пользоваться при включенном
в ы кл юч а теле 30);
29	— сигнальная лампа (лампа светится — электропитание
включено; загорается при включенном выключателе 30);
30	— автоматический выключатель (переключение производят
в соответствии с символами на панели электрошкафа управления,
что контролируется лампой 29).
При обработке чугуна, стружка которого вызывает повы-
шенный износ трущихся поверхностей, нужно несколько раз
в смену тщательно удалять стружку со станка и смазывать
направляющие станины и каретки. Диаметр сверла при обработке
чугуна не должен превышать 28 мм, при обработке стали —
25 мм.
Основными частями станка являются: станина, передняя
(шпиндельная) бабка, задняя бабка, коробка подач, фартук,
суппорт, резцедержатель, ходовой винт, ходовой вал и др.
Станина является основанием станка, изготовлена из
высокопрочного чугуна и имеет коробчатую форму с ребрами
жесткости. По передним призматическим и задним плоским
направляющим станины перемещается каретка суппорта, а по
передним плоским и задним призматическим—задняя бабка. Таким
образом, каретка при движении не вызывает износ направляю-
щих задней бабки, и точность установки последней сохраняется
долго. Направляющие задней бабки используют для установки
неподвижного люнета.
Передняя (шпиндельная) бабка неподвижно установлена на
станине и не требует регулировки при эксплуатации. Она
представляет собой литой чугунный корпус, внутри которого
9
смонтированы валы и зубчатые колеса для переключения частот
вращения шпинделя. Шпиндельную бабку называют коробкой
скоростей. В ней размещается стальной шпиндель в виде
пустотелого вала. Выступающий конец шпинделя'имеет конус, на
котором устанавливают зажимные патроны для крепления
заготовок.
Задняя бабка служит для поддержания длинных цилиндриче-
ских и конических заготовок посредством центра и для крепления
режущих инструментов. В коническом отверстии пиноли
закрепленный инструмент перемещается поступательно при
вращении маховичка Заднюю бабку можно смещать в попе-
речном направлении относительно базовой плиты, что делается
при обтачивании длинных конических деталей.
Коробка подач закреплена на станине ниже передней бабки.
Внутри коробки размещен механизм для передачи вращения от
гитары к ходовому валу и ходовому винту.
Фартук прикреплен спереди каретки к суппорту. В фартуке
находится механизм преобразования вращательного движения
ходового вала и ходового винта в прямолинейное перемещение
суппорта. В фартуке также расположен -предохранительный
механизм, устраняющий поломку при перегрузке станка. Этот
механизм используется для автоматического останова суппорта
при работе по упорам.
Суппорт служит опорой для резца и имеет каретку, которая
перемещается во время работы по направляющим станины. При
обработке конических поверхностей при отжиме двух фиксирую-
щих гаек верхние салазки суппорта поворачивают на требуемый
угол. Для определения величин перемещения поперечных
и верхних салазок суппорт имеет масштабные линейки с ценой
деления 1 мм.
На суппорте расположен резцедержатель, который может
фиксироваться в четырех положениях. Фиксация осуществляется
подпружиненным шариком, расположенным в резцедержателе.
Механизм фиксации обеспечивает высокую точность, на-
дежность фиксации и виброустойчивость четырехпозиционного
резцедержателя.
Ходовой винт имеет трапецеидальную резьбу с шагом
12 мм. Винт охватывается разъемной гайкой, состоящей из двух
полугаек, расположенных в фартуке. При повороте рукоятки
15 гайка охватывает ходовой виит, что делает возможным
нарезание резьбы.
Ходовой валик, как н ходовой винт, служит для автоматиче-
ской подачи суппорта.
К станку прилагаются документы: «Руководство по эксплуата-
ции станка» и «Паспорт». Этими документами пользуются при
ремонте, регулировании станка, смене смазочного материала
и контроле точности станка.
10
Радиальное биение центрирующей шейки шпинделя допуска-
ется в пределах 0,006 ... 0,015 мм. Контроль осуществляют
индикатором, установленным на направляющих станины. Измери-
тельный штифт индикатора должен касаться центрирующей
шейки при частоте вращения шпинделя 12,5 ...20 об/мин.
Индикатором, установленным на суппорте, проверяют соосность
осей шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки.
Допустимое отклонение 0,01 мм (ось пиноли может быть только
выше оси шпинделя).
Отклонение от параллельности оси шпинделя передней бабки
направлению продольного перемещения суппорта допускают
в вертикальной плоскости 0,03 мм, в горизонтальной плоскости
0,015 мм на длине 300 мм.
Возможные неисправности станка.
1.	Станок не запускается. Проверить надежность закрытия
двери шкафа и кожуха коробки передач.
2.	Отключение электродвигателя во время работы. Это может
происходить при срабатывании теплового реле от перегрузки
двигателя. Нужно уменьшить скорость резания или подачу.
3.	Насос подачи СОЖ не работает, это указывает на
недостаток жидкости (долить) или на то, что перегорели
предохранители (заменить).
4.	Станок не обеспечивает точность обработки. Смещена
задняя бабка в поперечном направлении при обработке в центрах,
или заготовка, закрепленная в патроне, имеет большой вылет
(выверить положение задней бабки и уменьшить вылет
заготовки). Причиной неточности обработки может также
служить малая жесткость крепления резцедержателя или патрона
на шпинделе. Многие неисправности возникают вследствие
несоблюдения правил обслуживания станка. Поддержание станка
в работоспособном состоянии обеспечивается профилактическими
мероприятиями.
Правила эксплуатации станка.
1.	При приеме станка от сменщика необходимо: проверить
состояние рукояток управления, работу смазочного насоса,
состояние направляющих станины, убедиться в исправности
осветительных устройств.
2.	Своевременно смазывать станок согласно карте смазыва-
ния.
3.	Не загромождать станок заготовками и инструментом.
4.	Не стучать тяжелым предметом по рукоятке резцедержате-
ля для его надежного закрепления. Периодически очищать
резцедержатель от грязи и промывать керосином гнезда
фиксаторов.
5.	Не оставлять электродвигатель станка включенным при
перерыве в работе
и
6.	По окончании работы тщательно очищать станок от
стружки, грязи и влаги.
Правила техники безопасности при работе на станке,
1.	До начала работы убрать свою одежду так, чтобы не было
возможности захвата ее вращающимися частями станка:
подвязать рукава, подобрать волосы, надевать очки при заточке
инструмента.
2.	Убедиться в исправности станка; проверить исправность
рукояток и кнопок управления; подтянуть ослабевшие гайки
и болты (о неисправностях станка, ограждений и электрообо-
рудования немедленно сообщают мастеру).
3.	Работать можно только исправным инструментом.
4.	Нельзя оставлять ключ в патроне. Желательно изготовить
безопасный ключ к токарному патрону (рис. 3). На корпусе
ключа установлены стакан 1 и пружина 2. Пружинное кольцо
3 фиксирует крайнее положение стакана. При нажиме на
рукоятку пружина сжимается и стержень ключа полностью
входит в гнездо патрона. Если ключ будет оставлен по той или
иной причине в патроне, то пружина 2 вытолкнет его, что
устранит возможность травмы рабочего.
5.	Во время работы станка никаких наладок производить
нельзя.
6.	Можно пользоваться ключами только соответствующего
размера.
12
7.	Нельзя измерять размеры детали при работе станка.
8.	Подводить режущий инструмент к детали надо осторожно.
9.	Нельзя вставлять сверло при вращении патрона.
10.	Стружку удалять крючком.
11.	Во время работы нельзя отходить от станка.
12.	Нельзя переключать зубчатые колеса при работе станка.
13.	По окончании работы выключить электродвигатель,
привести в порядок рабочее место, очистить и смазать станок.
РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Требования к инструментам. На токарных станках применяют
разнообразные режущие инструменты. Каждый режущий инстру-
мент работает в более тяжелых условиях, чем любая деталь
машины, поэтому к материалу инструмента предъявляются
особые требования.
Первое требование — высокая твердость. Если твердость
инструмента ниже твердости заготовки, то он будет сминаться,
а не резать. Твердость инструмента HRC359... 65, а заготовки
HRCJ5 ... 20. Меньшую твердость имеют сверла, зенкера
и метчики.
Второе требование — высокая износостойкость, так как инстру-
мент испытывает большое трение и подвержен износу.
Третье требование — высокая теплостойкость, т. е. спо-
собность сохранять режущие свойства при высокой температуре.
Твердость углеродистой инструментальной и быстрорежущей
стали примерно одинакова, но теплостойкость углеродистой стали
200 °C, быстрорежущей 600 °C.
Четвертое требование — высокая механическая прочность, так
как инструмент при работе воспринимает большие силы резания.
Материал инструмента должен хорошо работать на изгиб
и сжатие. Кроме этого материал инструмента должен обладать
хорошей теплопроводностью, хорошо шлифоваться и прокали-
ваться.
Используют следующие материалы для изготовления инстру-
ментов: углеродистые инструментальные и легированные инстру-
ментальные стали; быстрорежущие стали; твердые сплавы;
минералокерамику; сверхтвердые материалы и алмазы.
Геометрия (углы) режущих инструментов. Основным режу-
щим инструментом токаря являются резцы, которые подразделя-
ют на следующие типы:
1.	По виду станков: токарные, строгальные, долбежные и др.
2.	По режущему материалу: твердосплавные, быстрорежущие,
минералокерамические и др.
3.	По расположению главной режущей кромки: левые
и правые (рис. 4).
13
Рис. 4. Левый и правый резцы
4.	По конструкции головки:
прямые 10 (рис. 5), отогнутые
6 и т. д.
5.	По виду обработки: обдироч-
ные и чистовые.
6.	По сечению стержня: прямо-
угольные, квадратные и круг-
лые.
7.	По установке относительно
заготовки: радиальные и танген-
циальные.
8.	По виду обработки: проход-
ные, подрезные, расточные 4,
резьбовые 5 и отрезные 9.
9.	По способу изготовления:
цельные, составные 8 и с механи-
ческим креплением 3.
10.	По форме режущей кром-
ки: прямолинейные и криволиней-
ные 1, 2, 7 и 11.
11. По форме передней поверх-
ности: плоские, плоские с фас-
кой и радиусные.
На заготовке различают три поверхности (рис. 6):
обрабатываемую, с которой снимается стружка, обработанную,
полученную в результате срезания припуска и поверхность
резания, образуемую главной режущей кромкой резца.
Для определения углов резца используют плоскость резания
и основную плоскость. Плоскостью резания называется плоскость,
3 4	5	6	7	6	9 Ю 11
Рис. 5. Токарные резцы
14
Обрабатываемая поверхность
^Поверхность резания
\ I Обработанная
------^^/поверхность
Передняя поверхность
Главная режущая кромка
Вспомогательная
режущая хромка
Головка
Продольная
подача /
f J \Плоскость
/ \ резания
/Основная
плоскость
поперечная
падача
Тело
(стержень)
Опорная
поверхность
Задняя поверх-
ность главная
вершина резца
адняя поверхность
вспомогательная
Рис. 6. Поверхности и координатные
плоскости резца
Рис. 7. Элементы головки резца
касательная к поверхности резания и проходящая через режущую
кромку резца. Основной плоскостью называется плоскость,
параллельная продольной и поперечной подачам. У токарных
резцов — это нижняя опорная поверхность резца.
Резец (рис. 7) состоит из головки (рабочая часть) и тела
(стержня), служащего для крепления резца. Передняя по-
верхность — поверхность резца, по которой сходит стружка.
Задние поверхности — поверхности резца, обращенные к заго-
товке. Режущие кромки — линии пересечения передней и задних
поверхностей. Основную работу резания выполняет главная
режущая кромка. Вершина резца — место сопряжения главной
и вспомогательной режущих кромок. Вершина резца может быть
острой, закругленной и в виде прямой линии.
Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости,
перпендикулярной к проекции главной режущей кромки на
основную плоскость (рис. 8).
Главный задний угол а (альфа) — угол между главной задней
поверхностью резца и плоскостью резания.
Передний угол у (гам-
ма)— угол между передней
поверхностью резца и плос-
костью, перпендикулярной к
плоскости резания.
Угол резания 6 (дельта) —
угол между передней поверхно-
стью резца и плоскостью ре-
зания.
Угол заострения р (бета) —
угол между передней и задней
поверхностями резца.
Вспомогательный задний
угол си — угол между вспомо-
гательной задней поверх-
Рнс. 8. Углы резца
15
ностью резца и плоскостью, проходящей через вспомогательную
режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости.
Вспомогательные углы резца измеряют во вспомогательной
секущей плоскости, перпендикулярной к проекции вспомогатель-
ной режущей кромки на основную плоскость.
Главный угол в плане <р (фи)—угол между направлением
подачи и проекцией главной режущей кромки на основную
плоскость.
Вспомогательный угол в плане ф| — угол между проекциями
вспомогательной режущей кромки и образующей обработанной
поверхности на основную плоскость.
Угол при вершине е (эпсилон) — угол между проекциями
главной и вспомогательной режущих кромок на основную
плоскость: а+|3-|-у=90°; cp-|-e-]-(pi= 180°.
Угол наклона главной режущей кромки X (лямбда)
измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую
кромку перпендикулярно к основной плоскости;
X — угол, образованный главной режущей кромкой и линией,
проведенной через вершину резца параллельно основной
.плоскости (рис. 9). Этот угол считается положительным, когда
вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки;
. отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой
режущей кромки, и нулевым, когда главная режущая кромка
параллельна основной плоскости.
Величины углов резца в градусах принято определять при
соблюдении следующих условий: 1) вершина резца находится на
оси вращения заготовки (рис. 10, а); 2) геометрическая ось
стержня резца расположена перпендикулярно к заготовке.
Нарушение этих условий приводит к изменению величины углов.
Например, установка вершины резца при наружной обточке выше
оси заготовки приводит к увеличению переднего угла у
и уменьшению заднего угла а (рис. 10, б).
Рис. 9. Углы наклона главной режущей кромки
16
рис. 10. Схема установки и углы
резца:
а—по оси вращения заготовки; б—
выше оси вращения заготовки
°)

От величины углов резца зависит производительность труда
станочника, стойкость инструмента (продолжительность работы
резца от заточки до заточки), расход мощности, точность
и качество обработки.
Главный задний угол предназначен для уменьшения трения
главной задней поверхности резца о поверхность резания.
С увеличением этого угла трение уменьшается. Поэтому при
чистовой обработке с подачами до 0,25 мм/об а=12 ... 16°, а при
черновой обработке, где необходима повышенная механическая
прочность лезвия, а^8°.
Передний угол предназначен для уменьшения деформации
обрабатываемого металла и снижения его сопротивления
резанию.
Главный угол в плане ср оказывает влияние на толщину среза
при неизменном значении глубины резания и подачи. С уменьше-
нием главного угла в плане уменьшается толщина стружки. Это
является выгодным с точки зрения стойкости инструмента
(улучшается теплоотвод), но при этом увеличивается радиальное
усилие, отжимающее заготовку от инструмента, что приводит
к вибрациям, способствующим выкрашиванию режущей кромки.
При черновой обработке стали твердосплавным инструментом
рекомендуется брать главный угол в плане 60°, а при недоста-
точной жесткости детали, станка, инструмента и при многорезцо-
вом точении следует принимать этот угол равным 70 ... 90°. При
надежном креплении заготовки и резца на станке жесткой
конструкции следует уменьшить главный угол в плане до 45°. При
обработке устойчивых деталей на жестком станке с глубиной
резания до 1 мм применяют углы в плане 10... 20°.
Угол наклона главной режущей кромки X имеет двойное
назначение: при положительном значении этот угол смягчает удар
в момент врезания и упрочняет вершину резца, а при
отрицательном значении предохраняет обработанную поверхность
от соприкосновения со стружкой. Угол наклона главной режущей
кромки определяет направление схода стружки.
Углы резания других режущих инструментов находят согласно
определениям, данным для резца. При затуплении режущей
кромки инструмент перетачивают с сохранением его геометриче-
ской формы (рис. 11).
17
Рис. 11. Схемы проверки углов резца шаблонами (а—б) и угломе-
рами (г, д)
Рис 12 Схема установки резца
на станке
При установке резца на
станке необходимо соблюдать
следующее:
1) вылет резца I должен
быть небольшим (рис. 12); а)
для проходного резца при
креплении заготовки в патро-
не /= 1,5ft, где h—высота
державки резца; б) при обра-
ботке в центрах /=0,5Оп, где
D„ — диаметр пиноли задней
бабки; в) для отрезных резцов /=1,3/?, где R — радиус заготовки;
2) вершина режущей кромки, как правило, устанавливается
с помощью подкладок на уровне оси центров станка.
ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Контроль размеров обрабатываемых деталей на станке
производится измерительными инструментами, наиболее распро-
страненными среди которых являются штангенциркуль и микро-
метр.
Штангенциркуль (рис. 13) применяют для измерения
наружных и внутренних диаметров, глубины и высоты, а также
для разметки Величина отсчета по нониусу равна произведению
18
Рис. 13. Схема измерения штангенциркулем
числа делений нониуса на цену деления нониуса. Цена деления
нониуса
i=m/n,
где т — цена деления основной шкалы; п — число делений нони-
уса.
Микрометр с ценой деления 0,01 мм применяют для наружных
измерений (рис. 14).
РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ТОЧЕНИИ
Работа режущего инструмента должна производиться с наи-
выгоднейшим режимом резания, обеспечивающим наибольшую
производительность при наименьшей себестоимости обработки
детали и при выполнении технических требований чертежа.
При токарной обработке режим резания определяется
глубиной_ резания t (мм), подачей 5 (мм/об) и скоростью
резания v (м/мин).
Глубиной резания называется
обрабатываемой и обработанной
углубления резца в металл,
обтачивании глубина резания
равна полуразности диаметров
до О и после d рабочего хода
резца, м’м:
t=(D—d)/2.
При растачивании глубина
резания представляет собой
полуразность между диаметром
отверстия после обработки и
диаметром отверстия до об-
кратчаишее расстояние между
поверхностями, т. е. величина
При наружном продольном
Рис. 14. Схема измерения микрометром
19
работки. При подрезании глубиной резания является размер сре-
заемого слоя, измеряемый перпендикулярно к обработанному тор-
цу, а при прорезании канавок и отрезании глубина резания равна
ширине канавки.
Подачей при точении называется величина перемещения резца
за один оборот заготовки.
Скоростью резания при наружном точении называется длина
пути, проходимого за одну минуту точкой, расположенной на
обрабатываемой поверхности детали. Если расстояние nD (мм),
пройденное точкой, умножить на частоту вращения шпинделя
п (об/мин), то получим путь, пройденный этой точкой за минуту:
l=nDn (мм).
Скорость резания, м/мин,
г/=л/)п/1000.
Отсюда частота вращения шпинделя, об/мин,
п= 1000ц/(л£>).
Выбор глубины резания определяется припуском на обработку
и требованиями к точности и шероховатости поверхности. При
высоких требованиях к точности и малой шероховатости
обработанной поверхности припуск, превышающий 2 мм, следует
снимать за два, а при неравномерности припуска — за три
рабочих хода.
Подачу выбирают по таблицам режимов резания. Большие
значения подач следует брать при обработке мягких сталей и при
работе в центрах при отношении L/D<Z§, а также при работе
в патроне, когда это отношение менее двух (L — расстояние
между опорами обрабатываемой детали; D — диаметр заго-
товки). При поперечном точении и подрезке табличное значение
подачи уменьшают на 30 ... 50 %.
Выбор скорости резания для материала резца производится
в зависимости от глубины резания, подачи и механических
свойств заготовки. На практике скорость резания принимают
в соответствии с допустимой стойкостью инструмента. Стойкость
твердосплавного резца 60 ... 90 мин. При такой стойкости износ
резца по задней поверхности допускается не более 1 мм. Износ
по задней поверхности резца более 1 мм допускать не следует, так
как это приводит к увеличению расхода твердого сплава
и времени для переточки резца. Приближение лунки износа резца
по передней поверхности к режущей кромке допускается не менее
чем 0,2 мм. При уменьшении этого расстояния возрастает
опасность разрушения режущей кромки. Выбор скорости резания
проводится по таблицам режимов резания (табл. 1).
Приведенная таблица справедлива при следующих условиях:
1)	обрабатываемый материал — сталь с временным сопро-
тивлением при растяжении 800 ... 900 Па;
20
1. Режимы резания при наружной продольной обточке резцами
с твердосплавной пластиной марки Т15К6
Подача, мм/об
0,1
0,2
0,3
0,4
0,6
Скорость резания, м/мин, при глубине резания, мм				
1	2	3	4	5
270								
234	207	192	—	—
216	191	177	169	—
—	171	159	152	141
—	149	138	132	121
2)	стойкость резца 90 мин;
3)	передняя поверхность резца плоская с фаской;
4)	главный угол резца в плане 45°;
5)	допустимый износ по задней поверхности резца 0,8 ... 1 мм.
Выбранный режим резания следует проверить на соответствие
мощности станка. Требуемая мощность станка для резцов
с радиусной канавкой по передней поверхности при обработке
стали средней твердости
/у=0,044/Зщ
где N—мощность электродвигателя, кВт; коэффициент 0,044—
учитывает материал заготовки и КПД станка.
Для резцов с плоской передней поверхностью и отрицатель-
ным передним углом мощность, подсчитанную по этой формуле,
увеличивают на 20 %.
РАЦИОНАЛЬНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОБРАБОТКИ
При рассмотрении вопроса о повышении производительности
труда, снижении себестоимости продукции мы представляем себе
не только применение высоких режимов резания, быстродействую-
щих приспособлений и высокопроизводительных станков, но
и богатый опыт станочников-новаторов, которые открывает новые
пути для увеличения производительности труда, не связанные
с дополнительными материальными затратами.
Одним из таких путей является правильный выбор
последовательности выполнения переходов. Станочники заметили,
что при разной последовательности обработки одной и той же
детали, несмотря на одинаковый режим резания, получается
разная затрата штучного времени. Возьмем две типовые схемы
обточки ступенчатых валов. На рис. 15, а каждая ступень об-
тачивается с торца заготовки и обработка выполняется за три
рабочих хода.. На рис. 15, б каждая ступень обтачивается
отдельно. При большом припуске на обработку ступень меньшего
диаметра может обтачиваться за два рабочих хода. Таким- обра-
21
Рис. 15. Схемы обтачива-
ния ступеней вала
зом, по схеме, показанной на рис. 15, б,
для обточки всех ступеней может быть
применено три или четыре рабочих хода,
при этом общая длина перемещения рез-
ца будет меньше, чем по схеме, показан-
ной на рис. 15, а. Путь резца обозначен
стрелками: рабочие ходы показаны сплош-
ными линиями, вспомогательные (холос-
тые) — штриховыми.
Начиная обтачивание с меньшего диа-
метра (рис. 15, б) и кончая ступенью
большего диаметра, можно значительно
сократить не только рабочие ходы, но
и холостые. Применение этого порядка об-
работки особенно эффективно при обта-
чивании ступенчатых валов с небольшой
на большой длине резания.
разностью диаметров
На практике могут встретиться и более сложные сдучаи
расположения обрабатываемых поверхностей. Выбор рациональ-
ного порядка обработки определяется подсчетом затрачиваемого
времени. Зная скорость резания и диаметр обтачиваемой
поверхности, станок настраивают на требуемую частоту вращения
шпинделя и подачу суппорта, по которым с помощью номограммы
(рис. 16) станка 16К20 определяют машинное время обработки.
Например, диаметр D обрабатываемой поверхности 100 мм,
скорость резания п=140 м/мин, частота вращения шпинделя
«=450 об/мин, обработка ведется с подачей S=0,15 мм/об.
В соответствии с номограммой на обточку поверхности длиной
10 мм затрачивается 0,15 мин.
СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК НА СТАНКЕ
Короткие детали закрепляют в кулачковых патронах или
в планшайбе. Поверхность, по которой деталь устанавливают
и крепят, называют базовой. Заготовки, базовая поверхность
которых является поверхностью вращения или многогранником
с числом граней, кратным трем, крепят обычно в трехкулачковом
самоцентрируюшем патроне (рис. 17, а). Планшайбы и четырех-
кулачковые патроны (рис. 17, б) с независимым перемещением
кулачков применяют для крепления заготовок некруглой формы,
при обработке симметричной детали и при обработке несоосных
отверстий.
При креплении деталей в патроне соблюдают следующие
правила: 1) нельзя допускать большого вылета заготовки .из
22
Рис. 16. Номограмма стайка 16К20 для определения частоты вращения
шпинделя и основного (машинного) времени
Время обработки на 10мм длины, мин
Рис. 17. Трехкулачковый (а) и четырехкулачковый (6) токарные патроны
23
Поводок
Заготовка
Рис. 18. Схема обтачивания вала-шестерни в центрах
кулачков во избежание вибраций (при большом вылете надо
поджимать заготовку центром задней бабки); 2) если заготовка
имеет биение, то его необходимо устранить зажимом кулачков
с поворотом заготовки; 3) запрещается устранять биение
заготовки на станке ударами по ней металлическими предметами.
Крепление в центрах. Валы, оси или оправки для полых
деталей, длины которых больше их диаметра, устанавливают
центровыми отверстиями, образованными на их торцах, между
центрами передней и задней бабок. Для передачи вращения
(крутящего момента) на конец шпинделя надевают поводковый
патрон, а на заготовке или оправке закрепляют хомутик. Приме-
нение хомутиков является нежелательным из-за потери времени
на их крепление и открепление, а кроме того, они не безопасны
для токаря.
При обтачивании деталей, имеющих углубления с торцов или
шпоночные, шлицевые и зубчатые поверхности, применяют вместо
хомутиков поводок (рис. 18). При креплении заготовок поводок
вставляется во впадину зубьев. С применением такого поводка
вспомогательное время сокращается и уменьшается утомляемость
рабочего.
При обтачивании валов
обработке по упорам (рис.
больших диаметров напроход и при
19)
применяют поводковые центры
с торцовым креплением. На
рис. 20 показан поводковый
центр для торцового крепления
валов диаметром 40 ... 100 мм,
состоящий из корпуса /, резь-
бовой пробки 2, пружины 3,
плавающего центра 4, втулки
5, разрезной цанги 7, крыш-
ки 9, поводка 10 и ножей 11.
Заготовку устанавливают
на плавающий центр и вращаю-
щийся центр задней бабки.
При выдвижении пиноли зад-
Рис. 19. Схема обработки по упорам
24
Рис. 20. Поводковый центр
ней бабки заготовка утапливает плавающий центр внутрь кор-
пуса, упирается в закаленные ножи из быстрорежущей стали,
перемещает втулку и цангу, которая застопоривает плавающий
центр. Поводок благодаря сферической опорной поверхности
имеет возможность самоустанавливаться. относительно торца
вала. Ножи равномерно врезаются в торец вала заготовки
и передают ему вращение от шпинделя через корпус, втулку,
штифты 8 и поводок.
Поводковый центр имеет три сменных поводка, предназна-
ченных для обработки валов разного диаметра. Чтобы сменить
поводок, достаточно отвернуть крышку. Рабочий конус центра
шлифуют в сборе с патроном. Для устранения провертывания
центра поставлен винт 6, входящий в его паз.
Для обработки втулок применяют рифленые и гладкие центры.
При наружном обтачивании втулок и труб их крепление
осуществляют с помощью рифленого переднего центра /, выпол-
няющего одновременно роль поводкового устройства, и рифлено-
го центра 2 (рис. 21).
Тонкостенные втулки зажимать между центрами нельзя, так
как может возникнуть их деформация. Для крепления таких дета-
лей применяют оправку 1 (рис. 22), установленную одним концом
Рис. 21. Рифленый поводковый центр и вращающийся задний центр
25
Рис. 22. Схема закрепления тонкостенных втулок
в шпиндель Другой конец оправки служит для крепления заго-
товки 2. На вращающемся центре 4 установлена разжимная гиль-
за 3, на которую своим отверстием устанавливается заготовка.
Движением пиноли задней бабки гильза подается на конус
оправки и, разжимаясь, закрепляет заготовку.
ПРИМЕРЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СТАНКЕ
Приспособления позволяют сократить вспомогательное время,
затрачиваемое на крепление заготовок, и повысить точность
обработки.
На рис. 23 показано точение втулок 2 на оправке 1 со снятием
фасок. Оправку можно удлинить и поставить три заготовки
с промежуточными шайбами, позволяющими снимать фаски после
обточки.
На рис. 24 показано точение валиков 3 с применением простых
поводковых центров 1. Крутящий момент передается через
резиновую втулку 2, надетую на шейку переднего центра.
На практике возникает необходимость обработки дисков из
органического стекла, феррадо и других неэластичных листовых
материалов. Крепление таких деталей на токарном станке
производится на оправке, состоящей из двух частей (рис. 25).
Левая часть оправки 1 крепится в патроне, правая 4 поджимается
вращающимся центром 5. На выступы оправок надеваются
Рис. 23. Схема точения втулок на
оправке
26
Рис. 24. Схема точения валиков с •
использованием резиновой втулки
Рис. 25. Схема точения дисков в
резиновых оправках
Рис. 26. Виброгаситель с резиновыми
кольцами
резиновые кольца 3, между которыми установлена заготовка
2. Деталь удерживается силами трения путем поджима пиноли
задней бабки.
При растачивании с большим вылетом оправки часто
возникают вибрации, для гашения которых можно применять
виброгаситель, вставляемый в отверстие оправки (рис. 26). Он
состоит из стержня 1 с резиновыми кольцами 2.
На рис. 27 показана цанга с пластинами твердого материала
1, разделенными резиной 2. Такая цанга позволяет зажимать
цилиндрические заготовки. Зажимные пластины могут изго-
товляться из закаливаемых сталей и других материалов.
Обработка пластин производится пакетом.
Обработку деталей можно производить с применением
гладкого переднего- и вращающегося заднего центров без
промежуточных зажимов. Передача крутящего момента от
шпинделя осуществляется в результате трения между передним
центром и деталью. Такой прием можно рекомендовать при
алмазном выглаживании деталей. В случаях же точения валов 2,
Рис. 28. Поводковая оправка с острыми
Рис. 27. Цанга	кромками
27
Рис. 29. Приспособление для точения шнеков
когда возникает большой крутящий момент, в качестве
быстродействующего приспособления следует применять оправку
с острыми закаленными кромками (рис. 28). Оправка имеет на
хвостовике конус 1, которым она вставляется в шпиндель.
Чтобы повысить производительность и точность обработки
шнеков, можно использовать приспособление в виде трубы 2 (рис.
29), внутренний диаметр которой соответствует обработанному
наружному диаметру заготовки шнека 3. На левом конце трубы
запрессована бронзовая втулка /, а в правом утолщенном конце
расточено отверстие, равное диаметру пиноли 5 задней бабки.
Для свободного перемещения резца и выхода стружки материал
трубы удален фрезой. На этом участке труба охватывает более
половины периметра окружности заготовки, закрепленной
в патроне и поджатой вращающимся центром 4 задней бабки.
Труба приспособления одним концом закрепляется неподвижно
болтами 6 на пиноли задней бабки, а другим охватывает своей
бронзовой втулкой 1 шейку заготовки. Таким образом заготовка
получает дополнительную опору по всей длине. Это приспособле-
ние повышает жесткость заготовки и исключает применение
люнетов. Такое нарезание шнеков может найти применение и при
обработке других подобных деталей.
Нарезание в одной детали наружных и внутренних резьб,
смещенных по шагу, представляет трудности, связанные
с установкой резца. В этом случае следует использовать оправку
(рис. 30), на меньшей ступени которой имеется резьбе,
28
1
Рис. 30. Оправка для нарезания резьб
со смещенным шагом
соответствующая внутренней
резьбе заготовки, а на ступени
большего диаметра — наруж-
ной. Резьбы на оправке смеще-
ны по шагу на заданную
величину. При изготовлении
заготовок 1 сначала нарезают
внутреннюю резьбу, по которой
ввинчивается оправка 2. Уста-
новка резца 3 для нарезания
наружной резьбы детали про-
изводится по впадинам резьбы оправки. Применение такой
оправки не только сокращает время установки резца, но
и устраняет брак по смещению шага внутренней резьбы по
отношению к наружной.
Нарезание внутренних резьб резцом или метчиками имеет
малую производительность и точность. Поэтому следует
применять фрезерование резьб с использованием приспособления
(рис. 31), состоящего из стойки 8 с отверстиями для втулки
подшипника 5 и для гайки-копира 7, копирного валика
4 с рукояткой 9, зажимной гайки 2 и упорного кольца 6.
Шаг резьбы на валике (например, 1,5 мм) равен шагу
нарезаемой резьбы на заготовке. В шпинделе токарного станка
закрепляется фреза 1, изготовленная из быстрорежущей стали.
Ее зубья затылованы и имеют угол профиля, равный углу
профиля нарезаемой резьбы. Диаметр фрезы для резьбы
размером M12XL5 равен 10 мм. Фреза имеет частоту вращения
1000 об/мин. Валик ввинчивается в гайку-копир и перемещается
вместе с заготовкой 3 в осевом направлении до тех пор, пока
кольцо 6 не упрется в торец втулки. Нарезание резьбы
осуществляют за два рабочих хода.
Фрезерование методом копирования по сравнению с нарезани-
ем резцом имеет ряд преимуществ: допускается более высокая
скорость резания и сокращается число рабочих ходов. Кроме
Рис. 31. Приспособление для фрезерования резьб
29
Рис. 32. Приспособление для точения фасонных поверхностей
того, при фрезеровании исключается возможность появления брака
по длине резьбы, повышается точность резьбы.
Способы копирной обработки широко используют при точении
шаровых и фасонных поверхностей. Фасонные рукоятки часто
обтачивают при помощи копира, устанавливаемого на оправке
задней бабки. В резцедержателе закрепляют резец и щуп,
упирающийся в копир. При изготовлении деталей в большом
количестве следует применять приспособление (рис. 32),
исключающее необходимость наблюдения за касанием щупа
и копира. Под действием пружины 8 и радиальных сил резания
постоянный контакт ролика и копира осуществляется автоматиче-
ски. Приспособление представляет собой державку 1, закрепляе-
мую в резцедержателе. В пазу державки по оси 5 установлено
коромысло 2, на левом конце которого находятся резец
3 и упорный винт 4, а на правом — ролик 7. В пиноли задней
бабки закрепляется сменный копир 6.
На рис. 33 показано точение конусов по копиру 4, по которому
движется щуп 3, прикрепленный к поперечному суппорту
2. Форма резца позволяет обрабатывать конические поверхности
при движении как в сторону задней бабки, так и обратно. Точение
конусов происходит при поперечной подаче. Шуп скользит по
30
1	2
Рис. 34. Упор в виде кольца иа сверле
Заготовка

Рис. 35. Регулируемый упор для
точения заготовок в патроне
копиру и сообщает суппорту, а
вместе с ним и резцу необходи-
мое продольное перемещение.
В результате резец воспроизво-
дит на заготовке заданный
угол конуса. Порядок движе-
ний резца схематически пока-
зан в правом нижнем углу.
Копир закреплен на пластине 1 с помощью болта 5 и болта 6,
проходящего через полукруглый паз, что дает возможность
устанавливать копир с необходимой точностью и обрабатывать
шестерни разной конфигурации. Заготовка вместо запрессовки на
цилиндрическую оправку стала надеваться на оправку со
шпонкой и поджиматься центром задней бабки через втулку.
При изготовлении различных деталей автору часто приходи-
лось иметь дело со сверлением отверстий сверлами и пальцевыми
фрезами. Чтобы не просверлить отверстие больше, чем надо,
рекомендуется применять упор-кольцо 2 на инструменте / (рис.
34). При приближении упорного кольца к торцу заготовки
рекомендуется выводить инструмент из отверстия для удаления
накопившейся стружки.
При обработке деталей, закрепляемых в патроне, рекоменду-
ется иметь регулируемый упор, вставляемый в коническое
отверстие шпинделя (рис. 35). Упорный винт 1 с накатанной
головкой стопорится гайкой 2, также имеющей накатку.
При использовании упора-ограничителя необходимо правиль-
но выбрать опорную базу для установки заготовки. Например,
окончательную подрезку головок поршневых пальцев производи-
ли в цанговом зажиме. Торец головки подрезали с точностью
0,05 мм. Заготовка 2 при установке опиралась буртом в цангу 1,
зажималась и по неподвижному упору 4 подрезалась резцом 3 за
31
Рис. 36. Схема обработки в цанге с упором без колпачка (а) и с упором,
имеющим колпачок-ограничитель (б)
один рабочий ход (рис. 36, а),. Поскольку палец имел допуск по
диаметру, заготовка вместе с цангой при зажиме перемещалась
на разную величину относительно упора. Брак доходил до 25 %.
Для устранения брака на шпиндель поставили упорный колпачок
(рис. 36, б), который обеспечивал неподвижность при креплении
заготовки. Это устройство устранило брак.
На рис. 37 показан накатник для нанесения клея на бумагу.
Его валик 1 изготовлен из пенополиэфироуретана. По прежней
технологии изготовления на валик диаметром 20 мм наносился
клей и навертывался пенополиэфироуретан. Клеем покрывались
также торцы пенополиэфироуретана. После высыхания клея
в стыке получается твердый шов, снижающий качество
накатника. Был предложен новый метод изготовления, по
которому прямоугольный кусок пенополиэфироуретана пропиты-
вался водой, после чего замораживался и обрабатывался
резанием: в нем сверлили сквозное отверстие диаметром 20 мм
и обтачивали на оправке до диаметра накатника 50 мм. Получа-
ется пенополиэфироуретановая (поролоновая) втулка, которая
после оттаивания и высыхания
Рис. 37. Пенополиэфироуретановый
ролик, изготовленный точением
надевается на покрытый клеем
валик, закрепляемый винтами в
скобе 2 накатника с рукоят-
кой 3.
Точение деталей малых раз-
меров (втулок, шайб, прокладок
и т. п.) из пенополиэфироурета-
на производится после пропитки
заготовок воском или парафином.
Выточенные детали промывают
в горячей воде и высушивают.
32
МНОГОЛЕЗВИЙНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Резервом повышения производительности и качества деталей
является применение высокопроизводительных режущих инстру-
ментов. Часто полезным является применение комбинированных
инструментов. На рис. 38 показан комбинированный резец,
способный обтачивать различные наружные и внутренние
поверхности. На рис. 39 показан комбинированный резец 1 для
обработки восьми внутренних поверхностей за одну установку.
Применение комбинированных резцов не усложняет наладку.
Резцы можно устанавливать произвольно без шаблонов.
Перемещение их к обрабатываемым поверхностям производится
по лимбам. Такие резцы выгодно применять при обработке
коротких поверхностей с небольшими колебаниями диаметров.
Оригинальным является универсальный резец-столбик 1 (рис.
40), состоящий как бы из шести резцов 2 — по три на каждом
торце. Работать надо всегда острым резцом. При малейшем
затуплении столбик поворачивается (переустанавливается) и в
работу вступают новые режущие кромки. Резец имеет
положительные передние углы и способен одинаково работать как
при подаче в сторону как передней, так и задней бабки. Он удобен
для нарезания наружных резьб. Переточка резца проста
и производится профильным с угловым выступом абразивным
кругом 3.
Для легкообрабатываемых материалов (алюминиевых сплавов
и др.) используют резцы-столбики с передним углом более 45°.
При работе таким резцом получается сход стружки без
деформации, усадки и образования нароста. При таком переднем
угле ларост не удерживается на режущей кромке при любых
скоростях резания, что обеспечивает малую шероховатость
обработанной поверхности. Силы резания малы (рис. 41, а).
Рис. 38. Комбинированный резец для
точения наружных и внутренних поверх-
ностей заготовок: кружками обозначе-
ны режущие кромки резца и соот-
ветствующие обрабатываемые поверх-
ности
Рис. 39. Комбинированный резец для
точения восьми внутренних поверх-
ностей при одной установке детали
2 Зак 2519
33
Увеличение переднего угла (рис. 41,
б) уменьшает силы, действующие на
режущий инструмент.
Надостатком резцов с большим перед-
ним углом является образование сабель-
ной, малозавивающейся стружки, но
прочность заостренного резца при малых
силах резания достаточна. Для ломания
стружки приходится перед точением тем
же самым резцом делать кольцевые или
винтовые надрезы на обрабатываемой
поверхности.
Резцы-столбики следует применять
при чистовом точении. При чистовом
точении шероховатость поверхности
вследствие образования канавок износа
(проточин) глубиной до 20 мкм на
режущей кромке у вершины резца
Рис. 40. Резец-столбик с снижается. Автором установлено, • что
шестью вершинами	„	r J
образование этих канавок подчиняется
закономерностям, не зависящим от мате-
риала детали и инструмента, а зависящим главным образом от
величины подачи. Края стружки истирают инструмент, образуя
две канавки на режущих кромках. Меняя подачу, можно
увеличить время до появления этих канавок, а следовательно,
и стойкость инструмента.
Работа сверл зависит от методов заточки и крепления, вида
СОЖ и т. д. Стойкость инструмента (в минутах) до затупления
равна примерно двум его диаметрам (в миллиметрах). Например,
сверло диаметром 10 мм имеет стойкость 20 мин. Стойкость
зависит от качества заточки. Например, стойкость сверл при
Рис. 41. Схема сил резания в зависимости от переднего угла
34
тщательной симметричной за точке в 2 раза выше стойкости сверл
асимметричной заточки с длиной одной режущей кромки на
0,2 мм больше другой. Вылет сверла при креплении нужно делать
как можно меньше.
Существует экспериментальная формула для выбора подачи
при сверлении различных материалов в зависимости от диаметра
d, мм, сверла, мм/об: S=0,015d.
Скорость резания для быстрорежущих сверл принимают
в зависимости от материала заготовки, м/мин: алюминий
90... 120; медь 45; бронза 30 ...90; чугун 25 ... 45; малоуглероди-
стая сталь 27; легированная сталь 15... 21; жаропрочные спла-
вы 3.
При малой глубине отверстий автор предпочитает вместо
сверл брать пальцевые фрезы, не имеющие на вершине
перемычек, которые затрудняют резание. Кроме того, пальцевые
фрезы — более жесткий инструмент, и при работе они образуют
плоское дно отверстия. В отличие от концевых и шпоночных фрез
они имеют заточку (подточку перемычки), позволяющую
выполнять сверление. Закрепляют их в сверлильном патроне,
установленном в пиноли задней бабки.
Для увеличения диаметра имеющегося отверстия, образо-
ванного отливкой, ковкой, штамповкой или сверлением, применя-
ют зенкерование. Зенкер - жесткий инструмент, и зубья его
обеспечивают хорошее центрирование и направление в отверстии,
так как усилия на одном зубе воспринимаются несколькими
противолежащими зубьями. Тем не менее при неблагоприятных
условиях работы зенкер отклоняется от заданного направления
и ось отверстия получается неправильной. Особенно часто это
случается при обработке глубоких отверстий.
Например, обработка отверстий диаметром 30... 50 мм
и глубиной 300 ... 500 мм — трудоемкий процесс, что объясняется
малой жесткостью инструмента. В промышленности применяется
много различных методов ее выполнения. В результате
проведенных исследований автором было установлено, что
наиболее производительным и экономичным в условиях серийного
производства является метод, осуществляемый зенкерованием
и раскатыванием.
На рис. 42 показана схема обработки отверстия гидроци-
линдра. Заготовку 2 в виде трубы длиной 485 мм, диаметром
45 мм и толщиной стенки 6 мм помещают в разрезную
пружинящую втулку 1 и зажимают в патроне токарного или
револьверного станка. Зенкерование ведут при обратной подаче
в сторону задней бабки. Через сквозное отверстие оправки,
закрепленной на суппорте, в зону резания подводится СОЖ-
Мелкая стружка вымывается в сторону, противоположную
направлению подачи инструмента.
2*
35
Рис. 42. Схема зенкерования
Такая работа зенкера 3 обеспечивает точное его направление
в обрабатываемом отверстии, высокую стойкость инструмента
и достижение шероховатости поверхности 2,5... 1,25 мкм.
Зенкерование труб диаметром 45 мм и длиной 485 мм из стали
35 и 45 при окончательном диаметре отверстия 36 мм
осуществляют с S=0,3 мм/об при п=1000 об/мин. Припуск при
зенкеровании составляет 1,5 мм на сторону.
После обработки зенкер удаляют из оправки и в нее
ввертывают раскатку. Частоту вращения уменьшают в 2 раза,
а подачу в 2 раза увеличивают включением суппорта с подачей
0,6 мм/об. При вращающемся шпинделе раскатка входит
в отверстие и перемещается в сторону передней бабки. Для
охлаждения применяют масло. По окончании рабочего хода
раскатку выводят из отверстия быстрым отводом суппорта.
Такое скоростное зенкерование и последующее раскатывание
надежно обеспечивают получение шероховатости поверхности
глубоких отверстий в стальных деталях 0,63 ... 0,32 мкм.
Для более точной обработки отверстий применяют вместо
зенкерования развертывание. При работе развертками внимание
обращается на износ режущих кромок, при котором появляется
налипание обрабатываемого материала на инструмент, изменя-
ется диаметр отверстия и увеличивается шероховатость обрабо-
танной поверхности. Изнашивается главным образом задняя
поверхность режущих зубьев: износ не должен превышать
6=0,6... 0,8 мм (рис. 43). Особенно интенсивно изнашиваются
зубья на участке перехода от конуса к цилиндру.
На рис. 44 показана трехзубая развертка с левой спиралью.
Угол спирали 16° и шаг 200 мм. Развертка изготовлена из
быстрорежущей стали и состоит из конического и цилиндрическо-
36
Рис. 43. Схема изнашивания развертки
Рис. 44. Коническая развертка с до-
полнительной заточкой по задней
поверхности
го участков. При обработке жаропрочных сталей стойкость этих
разверток мала. В первую очередь затупление наступает на
переходе конуса к цилиндру. Автором была предложена
дополнительная заточка по задней поверхности на участке
перехода конуса к цилиндру с увеличением заднего угла с 10 до
17°. Изменение заточки по задней поверхности позволило
устранить налипание материала на инструмент, уменьшить
шероховатость обработанной поверхности и увеличить стойкость
инструмента.
На чистовых развертках ширину ленточек на цилиндрической
части следует оставлять не более 0,03 ... 0,05 мм. Доводку можно
не делать, если применить калибрующие закаленные кольца.
В этом случае развертка делается сначала без фасок, диаметром,
равным номиналу плюс 0,02...0,04 мм, и прошивается под
прессом через калибрующие кольца. В результате уплотнения
материала на цилиндрической части зубьев образуются фаски
шириной 0,03—0,05 мм. Благодаря упрочнению режущих
кромок повышается стойкость инструмента. Автор часто
прибегает к упрочнению методом алмазного выглаживания
режущих кромок сверл, фрез, резцов сразу после их заточки. При
этом стойкость выглаженного инструмента заметно повышается.
АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ
Новым перспективным методом в области механической
чистовой обработки является алмазное выглаживание металличе-
ских поверхностей. Сущность алмазного выглаживания состоит
37
в том, что оставшиеся после точения или шлифования неровности
поверхности выглаживаются перемещающимся по ней алмазным
инструментом, в результате чего достигаются шероховатость
поверхностей 0,16... 0,04 мкм и упрочняющая пластическая
деформация поверхностного слоя. По сравнению с другими
методами наклепа (шариком или роликом) алмазное выглажива-
ние обеспечивает наименьшую толщину наклепанного слоя
с наибольшей его твердостью.
Алмазный инструмент представляет собой запаянный в сталь-
ном стержне алмаз с рабочей частью в виде сферы радиусом
0,5... 4 мм. Алмазным инструментом совершаются те же
движения, что и обычным резцом. Обработка протекает без
снятия стружки при усилии вдоль оси инструмента 100 Н.
Алмазным выглаживанием можно обрабатывать различные
металлы и сплавы. Для выглаживания более твердых (зака-
ленных) материалов применяют меньшие значения радиусов
сферы алмазного инструмента и большие давления инструмента на
заготовку. Принято считать, что выглаживанию подвергаются все
материалы, кроме титана, ниобия и циркония. На практике часто
приходится обрабатывать титановые сплавы, для выглаживания
которых автор рекомендует применять в качестве смазочного
материала смесь масла «Индустриальное-20» с порошком
дисульфида молибдена. В качестве выглаживателя следует
использовать стальной шарик.
Наилучшим материалом для выглаживателя является природ-
ный алмаз. Достоинством алмаза по сравнению с другими
инструментальными материалами являются высокая твердость
и сопротивляемость истиранию, низкий коэффициент трения по
металлу, высокая теплопроводность, малый температурный
коэффициент расширения и хорошая полируемость.
Стойкость алмазного инструмента при выглаживании легиро-
ванных сталей, трудно поддающихся обработке резанием,
составляет 30... 50 ч машинного времени. Алмаз является
анизотропным материалом (твердость в разных направлениях
неодинакова). При неправильной ориентации кристалла алмаза
к направлению истирания стойкость его снижается.
Переточку инструмента обычно производят тогда, когда на
рабочей поверхности алмаза уже образовалась площадка износа
диаметром 0,3 ... 0,5 мм. Это нежелательно, так как при появлении
даже небольшой площадки износа затрудняется восстановление
сферической формы рабочей поверхности алмаза и снижается его
долговечность. Автором установлено, что алмаз в отличие от
других твердых материалов продолжительное время работает без
следов износа. Износ после долгой работы алмаза начинается
с появления едва заметных единичных рисок на рабочей
38
поверхности. Расстояние между рисками равно точно величине
подачи при выглаживании.
Таким образом, чтобы увеличить долговечность алмазных
выглаживателей, их восстановление следует производить при
появлении рисок на рабочей поверхности, не доводя износ до
стадии образования площадки [А. с. 393073 (СССР)]. Для
удаления рисок нет необходимости в специальных станках
и сложных формообразующих приспособлениях. Работу выполня-
ют на вращающемся чугунном диске, шаржированном (насы-
щенном) мелкозернистой алмазной пастой. Шаржирование надо
выполнять не твердосплавной пластиной, а вдавливанием верхним
кольцом шарикоподшипника. От твердосплавной пластины
карбиды попадают на чугунную поверхность и могут царапать
алмаз, что не происходит при действии стального кольца
шарикоподшипника.
Стойкость выглаживателя снижается при загрязненности
обрабатываемой поверхности абразивом или содовым налетом от
шлифования. Перед выглаживанием рекомендуется стирать
шлифовальной шкуркой с поверхности налет содового раствора
после шлифования и протирать ее затем салфеткой.
Для переточки выглаживателей из алмазов и других
материалов автором рекомендуется приспособление, устанавлива-
емое на токарном станке (рис. 45). На этом приспособлении
можно перетачивать выглаживатели с цилиндрической, сфериче-
ской, конической и плоской рабочими поверхностями. Переточка
производится чугунным притиром 3, закрепленным с помощью
гайки 5 и шайбы 4 на скалке 6, установленной в центрах.
Неподвижный центр 1 зажат в кулачках патрона. Для избежания
радиального биения конус центра протачивается на месте после
закрепления. Крутящий момент на скалку передается двумя
штифтами 2, входящими в пазы фланца неподвижного центра.
Притир после установки подрезается с торца (со стороны задней
бабки) и вновь шаржируется алмазной пастой или порошком.
Рабочий механизм приспособления устанавливается в резце-
держателе. Колодки 22 и 23 закрепляют винтами крепления
резцов. К колодке 23 сбоку с помощью двух винтов жестко
крепится корпус, в котором на двух втулках перемещается
возвратно-поступательно плунжер с помощью рычага, штанги
26 и водила 25. Водило жестко закреплено на левой цапфе
приводного валика 24, расположенного во втулках 21 и получаю-
щего вращение от шкива 18. Монтаж приспособления
осуществлен с помощью крепежных деталей 12, 15, 16 и 17.
Частота вращения приводного валика уменьшена с помощью
клиноременных передач через шкив 8, паразитные блоки 11, 14 со
шкивами 9, 10, 19 и 20. На головке плунжера смонтирован
угольник 27, в отверстие которого вставляется полуцилиндр 28,
39
Рис. 45, Приспособление для переточки ныглаживателей
служащий для настройки приспособления на требуемый радиус
доводки сферы или цилиндра выглаживателя. После настройки
приспособления полуцилиндр удаляется.
В передней части угольника 27 профрезерована призма,
в которой закрепляется корпус шпинделя цанги зажима выглажи-
вателя. При переточке выглаживателя с конической или
сферической рабочей поверхностью шпиндель приводится во
вращение гибким валиком со шкивом /<3, получающим вращение
от скалки через ремень 7. При переточке полуцилиндра
(поверхность боковой стороны цилиндра) или грани гибкий валик
снимается и шпиндель фиксируется стопором.
»0
Алмазному выглаживанию чаще всего подвергают алюминие-
вые детали, так как они не поддаются шлифованию и отделыва-
ются алмазным выглаживанием сразу после точения. Чистовое
точение алюминиемых сплавов производят резцами с пластинка-
ми твердого сплава ВК8 следующей геометрии: углы в плане 45°,
радиус закругления вершины 0,2 мм, передний угол 12°, задний
угол 10°, угол наклона режущей кромки 0. Точение выполняют
при о=275 м/мин и 5=0,08 мм/об. Шероховатость поверхности
после точения 1,4 мкм, а после выглаживания 0,04 мкм.
Наилучшие результаты при выглаживании алюминиевых сплавов
получаются алмазом с радиусом сферы 3,5 мм.
При выглаживании возникают вопросы: какое усилие
применить и какую подачу использовать? Ведь от этого зависит
шероховатость выглаженной поверхности. В практике выглажи-
вания алюминиевых сплавов можно руководствоваться следую-
щими формулами, выведенными автором:
для сплава В95
/?а=0,225—0,008Р+0,415—0,026Р5;
для сплава АК.8
Ra=0,128—0,004Р+1,095—0,035Р5;
для сплава АК.6
/?а=0,08—0,0017Р+2,775—0,126Р5;
для сплава АК.4
Ra=0,044+0,005Р+3,075—0,175PS,
где Ra— среднее арифметическое отклонение профиля выглажен-
ной поверхности после чистового точения, мкм: Р—усилие
прижима алмаза к выглаживаемой поверхности, принимаемое
в пределах 58,8... 196 Н; 5=0,02 ...0,1 мм/об — подача при
выглаживании.
Если при обработке алюминиевых деталей наилучшим
радиусом алмаза является 3,5 мм. то при обработке стальных
деталей его принимают разного значения. Автором получены
формулы для критерия шероховатости Ra при выглаживании
стали 40ХНМА после шлифования с радиусом алмаза
R=3 ... 4 мм, 5=0,02 ... 0,1 мм/об и Р=69,6 ... 235 Н:
/?а=0,24945—0,01135Р—2,60755+0,046/?+0,3725Р5+
+0,002Р7?+0.7Р5—0,1PSR.
Подобная формула получена и для шлифования стали 20 при
использовании алмазного наконечника с радиусом алмаза
R=2... 4 мм, 5=0,02 ...0,1 мм/об, Р=79 ... 216 Н:
/?а=3,01222—0,07722Р—23,8585—0,65859/?+0,858Р5+
-0,01859РЯ+6.2145/?5—0,2145PSR.
41
Для повышения производительности алмазного выглажи-
вания, как, впрочем, и при обработке лезвийным инструментом,
необходимо добиваться высоких скоростей главного движения
(вращение шпинделя и заготовки) и движения подачи (движение
суппорта). Препятствием для увеличения скорости является
появление вибрации. Рост подачи вызывает увеличение шеро-
ховатости поверхности.
Для увеличения скорости выглаживания при обработке
цилиндрических деталей автор создавал оправку, допускающую
производить выглаживание при высоких скоростях, а для
увеличения подачи — алмазный выглаживатель с новой формой
рабочей поверхности.
Высокие скорости и большие подачи не снизили качество
выглаженной поверхности.
Существующие способы выглаживания основаны на жестком
и упругом одностороннем прижатии выглаживателя к заготовке,
осуществляемом с помощью сжатия пружины или резины. При
больших частотах вращения заготовки выглаживатель не
успевает перемещаться под действием упругого элемента за
заготовкой. В результате наряду с образованием необработанной
лыски возникают вибрация инструмента и недопустимые волны на
обрабатываемой поверхности.
Для устранения этих недостатков разработан способ
выглаживания, с помощью которого достигается постоянство
прижатия выглаживателя к заготовке даже при наличии биения
обрабатываемой поверхности. Приспособление имеет упор и тягу,
которые обеспечивают принудительное перемещение выглажива-
теля заготовкой [А. с. 500048 (СССР)].
Кольцо 8 (рис. 46), охватывающее заготовку 9, составляет
единое целое с пинолью или закрепляется на ней. Усилие
выглаживания устанавливают с помощью градуированной
пружины 3 при вращении барабанчика нониуса /, микрометриче-
ский винт которого упирается в кольцо 2. Корпус 4 закрепляется
в резцедержателе вместо резца. Упором 10 подводится выглажи-
ватель 7 к обрабатываемой поверхности с небольшим натягом
пружины. Конструкция приспособления обеспечивает постоянство
усилия выглаживания даже при наличии биения, некруглости или
небольшого изменения диаметра по длине заготовки. Заготовка
может обрабатываться выглаживанием с переустановкой на раз-
ных станках. Для свободного перемещения пиноли с выглажива-
телем пружина 3 должна быть достаточно жесткой. При биении
заготовки выглаживатель принудительно перемещается в гори-
зонтальной плоскости влево и вправо под действием упора, неп-
рерывно прижимаясь к выглаживаемой поверхности. В результа-
те она получает одинаковую пластическую деформацию по всей
окружности.
42
Рис. 46. Оправка для скоростного алмазного выглаживания цилиндричес-
ких поверхностей
Упором могут служить ролик, шарик, а также твердый
(алмаз) или мягкий материал. Он касается обрабатываемой
поверхности, опережая при движении выглаживатель. Давление
на заготовку, создаваемое упором, меньше, чем давление,
создаваемое выглаживателем. Кольцо 8 меняют в зависимости от
диаметра заготовки. Если деталь круглая и при выглаживании
имеет большое биение, то держатель 5 можно стопорить с пинолью
и кольцом 8 винтом 6, создавая жесткую связь между
выглаживателем и упором.
Большой интерес представляют оправки, в которых вместо
упругих силовых элементов (пружин а резины) используют
магнитное силовое поле. Главное достоинство таких оправок —
устранение возможности увеличения усилия выглаживания при
большом радиальном перемещении суппорта. При этом исключа-
ется брак деталей из-за перенаклепа поверхности или образования
сетки трещин на твердых металлопокрытиях (хромированных,
никелированных поверхностях), подвергаемых выглаживанию.
На рис. 47 показана оправка с постоянными магнитами. На
держатель 1 с выглаживателем 2 набирается комплект,
состоящий из постоянных магнитов <3, разделенных втулками 4,
дисков 5, разделенных втулками 6, и гайки 7. Комплект
вставляется в отверстие корпуса 8, имеющего полочку для
крепления в резцедержателе. Смещение магнитов в корпусе
устраняется крышкой 9. Усилие прижима алмаза к обрабатывае-
мой поверхности только от одного магнита диаметром 52 мм
и высотой 25 мм составляет 39,5 Н. Общее усилие зависит от
числа магнитов и кратно усилию, приходящемуся на один магнит.
Тонкая регулировка усилия может производиться рукояткой 10,
имеющей внутреннюю резьбу и накатанную наружную по-
верхность. Детали оправки, кроме дисков 5, изготовлены из
немагнитного материала — алюминиевого сплава.
В отличие от электромагнитных приспособлений и оправок
регулирование усилия выглаживания в зависимости от твердости
обрабатываемого материала достигается изменением .числа
43
Рис. 47. Оправка с постоянными магнитами для
алмазного выглаживания
Рис. 48. Алмазный выглажи-
ватель с плоской рабочей
поверхностью
магнитов. Достоинство приспособления в том, что усилие
выглаживания не может превысить усилия, зависящего от числа
установленных магнитов, и брак из-за перенаклепа исключается.
Наиболее распространенной формой рабочей поверхности
алмазного выглаживателя является сфера радиусом 0,5 ... 4 мм.
Сферическими инструментами обрабатывают плоские, фасонные
и цилиндрические (наружные и внутренние) поверхности.
Цилиндрические наружные поверхности нередко выглаживают
инструментом с цилиндрической рабочей поверхностью. Изготовле-
ние и переточка алмазных инструментов с указанными формами
рабочей поверхности затруднительна, так как необходимо
применять специальное формообразующее оборудование.
Для снижения трудоемкости переточки инструмента и повыше-
ния качества и производительности выглаживания автором
разработан новый алмазный инструмент с плоской рабочей
поверхностью, плавно переходящей на конус или сферу (рис. 48).
Диаметр плоской поверхности 0,6 ... 0,8 мм. Переточка плоского
рабочего участка с плавно переходящей поверхностью осуще-
ствляется на обычном дисковом притире, шаржированном
алмазным порошком.
При выглаживании стали 12Х18Н9Т инструментом с плоской
рабочей поверхностью при Р=60 ... 197 Н и 5=0,02 ... 0,2 мм/об
/?а=0,031 +0,0035Р+1,5175—0,105Р5.
Вычисленные по этой формуле значения Ra совпадают
с практически полученными при выглаживании. Плоскость
и плавный переход на сферу или конус алмаза являются рабочей
поверхностью инструмента, окончательно формирующей по-
верхность заготовки при выглаживании. Наличие плавного
перехода плоской рабочей поверхности на конус или сферу
позволяет облегчить пластическое течение металла при обработке,
что является основой алмазного выглаживания. В этом случае
взаимодействие инструмента с обрабатываемой поверхностью
44
происходит в условиях трения скольжения. Участок плавного
перехода выполняет основную роль в процессе смятия
неровностей выглаживаемой поверхности, а плоская часть
окончательно выглаживает формируемую поверхность детали.
Исключается образование инструментом надрезов, царапин или
рисок на поверхности заготовки. Качество выглаженной
поверхности повышается.
Практика использования инструмента показывает, что при
обработке алюминиевых сплавов и стали 12Х18Н9Т можно
получить за один рабочий ход /?а=0,025 ... 0,05 мкм при исходной
(обточенной) поверхности, имеющей Ra= 0,63 ... 2,5 мкм. Изве-
стными инструментами со сферической, конической, цилиндриче-
ской или торовой поверхностью такого уменьшения шероховато-
сти достичь невозможно.
Уменьшение шероховатости с помощью нового инструмента
при большой подаче объясняется увеличением времени нахожде-
ния в контакте с обрабатываемой поверхностью плоского участка
инструмента. Усилие прижима инструмента к заготовке необходи-
мо увеличить на 25 % по сравнению с усилием, применяемым при
выглаживании сферическим инструментом. Устанавливается
инструмент с оправкой на станке по блестящей полоске,
образуемой на поверхности заготовки при поперечной подаче.
Новый инструмент рекомендуется применять для выглаживания
заготовки из легко поддающихся пластической деформации
материалов (алюминиевые сплавы АК4, АК6, АК8, Д16Т, В95,
коррозионно-стойкие стали 12Х18Н9Т, Х18Н10Т и др.). Детали
из закаленной стали, а также тонкостенные детали выглаживать
этим инструментом не рекомендуется.
При работе этим инструментом установлено, что большие
подачи (0,1 мм/об) обеспечивают меньшую шероховатость, чем
малые подачи (0,02 мм/об). Известные алмазные инструменты
выглаживают поверхность при подаче 0,02...0.05 мм/об.
Предложенная конструкция инструмента позволяет, таким
образом, увеличить подачу в 2 раза.
Обработка сферических
(шаровых) поверхностей
РАЗНОВИДНОСТЬ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ДЛЯ ОБРАБОТКИ СФЕР
Когда говорят о сферических поверхностях, то обычно
представляют себе шар. В действительности же речь пойдет
о сферах, являющихся участками общей поверхности какой-либо
детали. К числу таких деталей, имеющих сферы (сферические
и торовые поверхности) относят: матрицы, пуансоны, шаровые
пяты, подпятники, краны, линзы, наконечники, штуцеры, ниппели,
опоры, ступицы, шаровые соединения, клапаны, ролики, валки,
маховики, пресс-формы, червячные шестерни и т. п.
Разделим все сферы на выпуклые и вогнутые и классифициру-
ем по признаку расположения их на поверхности детали. На рис.
49 показаны выпуклые, а на рис. 50 вогнутые сферы. Одни сферы
по своему расположению имеют общую ось симметрии с деталью
(рис. 49, б— ей рис. 50. а — в), другие не имеют общей оси
симметрии с деталью (рис. 49, а, ж, з и рис. 50, г — з).
Обработка сфер представляет определение трудности. В про-
изводство внедрены приспособления для обработки и измерения
точных сфер большого и малого радиуса (I ...200 мм), имеющих
6-й квалитет и шероховатость поверхности 0,32 ... 0,04 мкм.
Технологический процесс обработки сфер сводится к точению,
шлифованию, полированию и алмазному выглаживанию.
Чтобы разобраться в многообразии приспособлений и лучше
знать, какие приспособления в каком случае применять,
классифицируем их по характеру движения резца: приспособле-
ния с поступательным движением резца (рис. 51, а, б) и с враща-
тельным движением (рис. 51, в).
Приспособления с поступательным движением резца менее
универсальны и имеют больше недостатков по сравнению
Рис. 49. Выпуклые сферы
Рис. 50. Вогнутые сферы
46
Рис. 51. Приспособления для поступательного (а, б) и вращательного
(в) перемещения резца
с приспособлениями с вращательным движением. Непрерывное
изменение углов в плане резца при поступательном перемещении
его по кривой поверхности детали и износ режущих кромок
приводят к искажению геометрии сферы и повышению
шероховатости поверхности. Кроме того, величина поверхности
сферы, которую можно обработать без разворота резца,
ограничена. Например, при угле в плане 60° можно проточить
поверхность сферы не более как под углом 120° (рис. 51, а).
Для уменьшения этих недостатков в приспособлениях
с поступательным движением резца применяют вместо щупа
ролик или сферический наконечник, а на резце затачивают
круговую режущую кромку определенного радиуса (рис. 51, б).
В этом случае соотношение радиусов выдерживается по формуле
R । Ч-/?2= /?з+ /?4,
где соответственно радиусы: R\ — ролика; R? — копира; R3 —
резца; R4 — сферы.
Замена щупа роликом или сферическим наконечником вносит
дополнительные трудности, связанные с изготовлением резцов.
В то же время общий недостаток таких приспособлений не
устраняется из-за наличия зазоров в механизмах приспособлений.
Остается искажение геометрии сферы в зоне оси О — О (рис. 51,
а, б). Эти зазоры проявляют себя, когда меняется направление
движения механизма, несущего резец, и когда изменяется
направление давления на ролик или щуп при скольжении их по
копиру.
47
Кроме того, при обработке сферы приспособлениями с поступа-
тельным движением резца затруднена возможность контроля ее
формы. Для этого, казалось бы, достаточно проточить сферу
предварительно и путем измерения убедиться в правильности ее
геометрической формы. Но этот прием не дает нужных результа-
тов, так как при предварительной проточке сфера получается
искаженной. Измерения без искажений можно произвести только
тогда, когда сфера будет проточена до требуемого размера.
Приспособления с поступательным движением инструмента не
пригодны для выполнения алмазного выглаживания, так как
выпуклая рабочая часть алмаза в виде сферы или цилиндра
ограничена по размерам и выглаживать она может лишь при
неизменной ориентации относительно обрабатываемой поверхно-
сти.
Приспособления с вращательным движением резца (рис. 51,
в) не имеют указанных недостатков. Углы в плане резца остаются
неизменными. Износ резца не вызывает искажения формы сферы
и может влиять лишь на изменение размера сферы, что легко
устраняется поднастройкой станка. Такие приспособления удобны
для применения алмазного выглаживания и получают все
большее применение.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ С ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ ИНСТРУМЕНТА
Приспособления для обработки сфер с поступательным
движением резца имеют следующие разновидности: копироваль-
ные, шарнирно-стержневые и эксцентриковые с двумя независимы-
ми суппортами. Наиболее распространенными приспособлениями
являются копировальные. Принцип их работы основан на прямом
или обратном перенесении на заготовку формы копира. Для
каждой сферы изготовляют индивидуальный копир. По способу
перемещения резца приспособления подразделяют на приспо-
собления электрического, гидравлического, механического и руч-
ного действия.
Копировальное приспособление гидравлического действия
представляет собой гидравлический суппорт, устанавливаемый
вместо верхнего суппорта токарного станка. Копир крепится на
задней бабке или станине. Суппорт взаимодействует с копиром
при помощи золотниковой следящей системы.
Основными частями суппорта (рис. 52) являются насос 5,
цилиндр 4, щуп 1 (устройство для установки копира не
показано). Автоматическое продольное перемещение резца
осуществляется от ходового валика, а поперечное производится
гидравлическим суппортом, в котором цилиндр 4 имеет
возможность перемещаться относительно штока поршня 3,
закрепленного неподвижно.
48
При работе гидрав-
лической системы мас-
ло от насоса подается
по каналу в штоке
в цилиндр 4, в котором
верхняя полость сооб-
щается через отверстие
в поршне с нижней
полостью, и далее по
соединяющему каналу
в кольцевое сечение
золотниковой системы,
затем через трубопро-
вод сливается в бак.
Золотником 2 регулиру-
ется зазор В кольцевой	Рис- 52- Схема гидросуппорта
выточке для прохода
масла. Давление масла в верхней и нижней полостях цилиндра
уравновешивается, и суппорт относительно штока при этом
неподвижен. Такое положение суппорта соответствует обработке
цилиндрических поверхностей.
При переходе от обточки цилиндра к подрезке торца или
к подъему на копире сферической или другой фасонной
поверхности рычаг щупа 1 отклоняется и щель в золотниковой
полости увеличивается. Вследствие этого давление в нижней
полости цилиндра падает и суппорт начинает отходить вместе
с резцом. Это движение образует профиль обрабатываемой
поверхности, форма которого соответствует форме копира.
В приспособлениях, показанных на рис. 53, а, б, в, резец
закреплен в резцедержателе токарного станка, а копир —
в пиноли задней бабки (рис. 53, а) или на станине (рис. 53,6, в).
В приспособлении, показанном на рис. 53, в, винт поперечной
подачи суппорта отсоединен и суппорт вместе с хомутом и щупом
постоянно прижимается к копиру пружинным толкателем или
грузом, повешенным на тросе, перекинутом через блок.
При настройке приспособления, показанного на рис. 53, а, б,
необходимо установить копир, ролик и резец так, чтобы точка
касания ролика на кривой копира совпадала с идентичной точкой
касания резца.
Приспособление, показанное на рис. 53, г, закреплено
в резцедержателе токарного станка. Копирная планка / соедине-
на с кронштейном 2, закрепленным неподвижно на станине.
Принцип работы копировальных приспособлений механического
действия состоит в том, что перемещение инструмента в одном
направлении осуществляется механизмом подачи, в другом —
копиром. Резец описывает кривую, соответствующую образующей
сферы.
49
Рис. 53. Приспособление с копиром, установленным в пиноли задней
бабки (а), с боковым копиром (б), с задним копиром (в) и для точения сфер,
закрепленное на суппорте (г)
50
Применяют копировальные приспособления и ручного дей-
ствия, в которые вместо ролика (щупа) устанавливают
индикатор, скользящий по копиру.
При включении механической подачи рабочий вручную по-
дает суппорт с резцом, сохраняя стрелку индикатора в одном
положении.
Копировальные приспособления обеспечивают довольно высо-
кую производительность обточки сферических поверхностей
благодаря достаточной жесткости крепления резца. Наличие
автоматической подачи обеспечивает получение малой шерохова-
тости поверхности. Недостатком их является сложность изго-
товления копира и невозможность его регулирования для
получения сфер различного размера, а также сложность
настройки для получения точных сфер. Кроме того, копи-
ровальным приспособлениям присуши все недостатки, свойствен-
ные приспособлениям с поступательным движением резца.
Приспособление с поступательным движением резца шарнир-
но-стержневого тина показано на рис. 54. На направляющих
станины закреплена балка 2 со стойкой <3, имеющей отверстие под
вилку /. На поперечном суппорте установлен хомутик 4 с отвер-
стием под вилку. Вилка связывает суппорт с балкой. Ее два
стержня передвигаются по валику и настраиваются на требуемый
Н.к гропка производится путем
радиус обрабатываемой сферы,
измерения расстояния Н.
В некоторых приспособлениях
такого типа применяют вместо
вилки серьгу с отверстиями, рас-
стояние между которыми равно
радиусу обрабатываемой сферы.
Серьга своими отверстиями уста-
навливается на стержни, закреп-
ленные на балке и хомуте.
Настройка приспособления
для обточки сферы заключается
в установке параллельности меж-
ду осью соединительного валика
вилки и линией, проходящей через
вершину резца и центр сферы.
Рассмотрим один из приемов та-
кой настройки. При освобожден-
ном хомуте перемешают продоль-
ный суппорт в сторону передней
бабки до гех пор, пока соеди-
нительный валик серьги не вста-
£
Рис. 54. Приспособление шарнирно-
стержневого типа
нет под прямым углом к оси шпин-
деля. В станке закрепляют вапик
51
или фланец. К образующей валика или фланца подводят до
касания вершину резца. Зная радиус сферы и диаметр валика или
фланца, рассчитывают перемещение поперечного суппорта для
установки резца в нужное положение. На эту величину
перемещают суппорт и закрепляют хомут. Врезание производится
при перемещении верхнего суппорта. Включают поперечную
подачу, вилка, поворачиваясь, тянет продольный суппорт, а резец
обтачивает сферу.
Для обработки выпуклых сфер приспособление устанавливают
с левой стороны суппорта, а для обработки вогнутых сфер —
с правой стороны. При обработке сфер на роликах, шкивах,
червячных шестернях и других подобных деталях шарнирно-
стержневое приспособление монтируют с задней стороны
суппорта. Стойку закрепляют на кронштейне, а винт подачи
поперечного суппорта отсоединяют. Обточку сферы производят
при подаче суппорта самоходом.
Такие приспособления имеют ряд достоинств: они просты по
устройству, технологичны в изготовлении, работают с большими
режимами резания, допускают регулировку радиуса сферы.
Однако настройка их для получения точной сферы довольно
сложная, и не обеспечивается обработка сфер радиусом менее
40 мм. Угол поворота вилки, при котором она может тянуть
суппорт, не более 60... 70°. Этим углом ограничивается часть
поверхности сферы, которую можно обработать с помощью
приспособления шарнирно-стержневого типа.
Эксцентриковое приспособление с двумя независимыми
суппортами с поступательным движением резца (рис. 55) состоит
Рис. 55. Эксцентриковое приспособление с двумя независимыми суппортами
52
из основания 8 с верхним корпусом 5. Основание закрепляется на
место верхнего суппорта токарного станка. В корпусе смонтирова-
на червячная шестерня 6 с пазом, имеющим форму «ласточкина
хвоста». В пазу установлена гайка 9. Суппорты 1 и 3 смонтирова-
ны на корпусе 5 и могут перемещаться перпендикулярно друг
к другу. Они связаны с червячной шестерней пальцем 2. На конце
суппорта / имеется резцедержатель.
При вращении рукоятки 4 вращается червячная шестерня
6 совместно с эксцентрично установленным пальцем 2, который,
будучи соединенным с нижним суппортом 3 через подшипник
и с верхним суппортом через бронзовую втулку 7, перемещает оба
суппорта в соответствующем направлении, а вершина резца,
закрепленного в резцедержателе, описывает кривую по радиусу
сферы. Радиус сферы равен эксцентриситету между осями
червячной шестерни 6 и пальца 2. Настройка приспособления на
радиус сферы осуществляется с помощью нониуса или измерения
расстояния Н смещением гайки 9 вместе с пальцем 2 по пазу
червячной шестерни.
При помощи такого приспособления можно обрабатывать
сферы любой конфигурации — как выпуклые, так и вогнутые
радиусом 0 ... 50 мм. Вместе с тем оно сложно в изготовлении,
имеет ручную подачу с поступательным движением резца.
Получаемая сфера, как правило, имеет искаженную геометриче-
скую форму, так как на участках, где один из суппортов меняет
направление движения, вершина резца начинает двигаться не по
окружности из-за зазоров в соединениях, а по какой-то
неправильной кривой. Величина этого искажения зависит от
точности подгонки движущихся деталей. Полностью же исклю-
чить зазоры нельзя, так как необходимо обеспечить скольжение
между перемещающимися деталями.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ С ВРАЩАТЕЛЬНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ ИНСТРУМЕНТА
В машиностроении применяют большое число различных
конструкций приспособлений с вращательным движением инстру-
мента. Наиболее характерные из них могут быть подразделены на
приспособления: устанавливаемые в задней бабке токарного
станка; с поворотом резцедержателя в горизонтальной плоскости;
хоботового типа для выпуклых сфер с поворотом резцедержателя
в вертикальной плоскости; типа борштанги для вогнутых сфер.
На рис. 56, а показано одно из приспособлений, устанавливае-
мых в пиноли задней бабки токарного станка (вид сбоку),
состоящее из корпуса 7, приваренного к оправке 4, резцедержате-
ля 3, пружины 1 и тросика 2. Перед обработкой пружина
постоянно прижимает резцедержатель к упору 6, закрепленному
на корпусе. При обточке заготовки петлю на конце тросика
53
Рис. 56. Приспособление, устанавливаемое в пииоли задней бабки (а) и
для точения вогнутых сфер (б)
надевают на оправку, закрепленную в резцедержателе станка,
и включают подачу. Поперечный суппорт при своем движении
тянет тросик, и резцедержатель вместе с резцом 5 поворачивается
и обтачивает сферу. Приспособление применяют для обработки
выпуклых сфер на деталях типа линз, наконечников и т. п.
Для обработки вогнутых сфер на деталях типа матриц,
подпятников и т. п. применяют приспособление (рис. 56, б), также
устанавливаемое в задней бабке. Борштанга 3 закрепляется
своим утолщенным концом на пиноли. Зубцы резцедержателя
1 находятся в зацеплении с зубчатой рейкой 2, соединенной
с колодкой 4. Колодка закреплена в резцедержателе. При
поперечном перемещении суппорта рейка поворачивает резце-
держатель и резец растачивает сферу.
Достоинством приспособлений, закрепляемых в задней бабке,
является простота изготовления их и быстрота установки
благодаря наличию самоцентрирования. Резцедержатель высво-
бождается, и при одной установке заготовки можно производить
обработку сферы и других ее поверхностей. Но эти приспособле-
ния недостаточно универсальны, так как с их помощью
можно обрабатывать только те сферы, у которых центр совпадает
с осью вращения детали.
Приспособления с поворотом резцедержателя в горизонталь-
ной плоскости показаны на рис. 57. Приспособление (рис. 57,
а) крепится в резцедержателе токарного станка через угольник
5 двумя болтами. В головке корпуса 4 установлена червячная
шестерня 3, соединенная шпонкой с поворотным столиком 2, на
котором закрепляется кронштейн 1 с регулируемым резцедержа-
телем. Приспособление настраивается по высоте путем вертикаль-
ного перемещения корпуса по угольнику. Приспособление может
быть использовано при точении деталей типа «шар в шаре».
54 .
Д-Д
Рис. 57. Приспособление для точения сфер, устанавливаемое в резцедер-
жателе (а) и для точения сфер, устанавливаемое на направляющих станины
токарного станка (б)
Второе приспособление (рис. 57, б) крепится на направляю-
щих станины токарного станка планками /. В корпусе
2 установлена червячная шестерня 3, соединенная со столиком
4. На столике закреплен кронштейн 5 с регулируемым
резцедержателем. Для перемещения в продольном направлении
и при врезании резца во время обработки вогнутых сфер верхняя
55
часть стойки перемещается по нижней планке вращением
рукоятки 7. Резец по высоте регулируется с помощью подкладок.
Поворот резцедержателя у приспособления ограничен слева
патроном станка, справа — угольником 5, что сужает возможно-
сти его применения. Иногда прибегают к развороту резцедержате-
ля против часовой стрелки, но при этом возникает неудобство
поворота рукоятки 6.
У обоих приспособлений в центре столика имеется точное
отверстие, в которое устанавливается штырь для настройки
станка на требуемый радиус сферы. У приспособления,
показанного на рис. 57, а, это отверстие используют также для
настройки станка с помощью оправки, вставляемой в шпиндель.
Рабочая подача осуществляется вручную при вращении
червячной пары.
Приспособления применяют для обработки выпуклых сфер
диаметром 0 ... 170 мм. С их помощью можно обрабатывать
и вогнутые сферы при условии, что центр сферы выходит наружу
за торец заготовки не менее чем на 1/3 радиуса сферы.
Достоинством этих приспособлений является быстрая настрой-
ка на сферы различного диаметра. Но наличие только ручной
подачи при точении сферы не обеспечивает малую шероховатость
обработки, особенно на сферах радиусом более 40 мм. По той же
причине невозможно применять на этих приспособлениях алмаз-
ное выглаживание, требующее равномерной подачи, равной
0,02 ... 0,07 мм/об.
Приспособления хоботового типа для выпуклых сфер
с поворотом резцедержателя в вертикальной плоскости показаны
на рис. 58. Приспособление, закрепляемое в резцедержателе
токарного станка (рис. 58, а), предназначено для обработки
небольших сфер радиусом 0 ... 50 мм. Приспособление представ-
ляет собой горизонтально расположенный корпус 6, внутри
которого расположен шпиндель 11 с червячной парой 10. Враще-
ние шпинделя осуществляется вручную с помощью маховичка
13 или автоматически от вала 9 с помощью приспособления.
Шпиндель смонтирован на двух радиальных подшипниках,
натяжение которых регулируется изменением длины втулки 12.
На передней части шпинделя закреплено основание 15, по
которому перемещается суппорт 3 с резцедержателем 1 с по-
мощью винта 4. Для придания большей жесткости основание
имеет опору в виде сектора 5, привинченного к торцу корпуса
6. При обработке малых сфер резцедержатель при настройке
поворачивают на 180°.
Установку приспособления по высоте и в горизонтальной
плоскости производят с помощью съемного центра 2, вставляемо-
го в отверстие шпинделя. Перемещение приспособления по высоте
выполняют вращением винта 7. При этом по угольнику 8,
закрепленному в резцедержателе, скользит корпус 6. После
56
Рис. 58. Приспособление для точения малых (а) и больших (б) сфер
установки приспособления по высоте корпус стопорится
затяжным клином 14.
Приспособление, закрепляемое на поперечном суппорте вместо
верхнего суппорта (рис. 58, б), используют для обработки сфер
радиусом до 120 мм. Приспособление, показанное на рис. 58, б,
однотипно с рассмотренным приспособлением, но больше по
размерам, так как предназначено для обработки крупных сфер.
У этого приспособления резцедержатель 1 имеет ребра
жесткости. Нижнее основание 8 приспособления закрепляют на
поперечном суппорте болтами 7, входящими в круглый паз
суппорта. Для придания жесткости под левую часть основания
подведены два домкратика. На основании закреплен корпус
12 болтами 13, которыми производят выверку приспособления по
высоте. Болты размещены попарно, и в каждой паре один болт
ввернут в основание, а второй — в корпус. Вывертыванием одного
болта и ввертыванием другого или наоборот осуществляют
подъем или опускание корпуса по отношению к основанию.
Шпиндель 11 имеет корпус 5, прилегание которого к опоре
регулируется изменением толщины шайбы 9. Маховичок
4 съемный. Для подачи резца применяется червячная фреза
10. Винт 3 служит для перемещения стойки с резцом.
Достоинством этих двух приспособлений является удобство
работы на них. Автоматическая подача позволяет достигнуть
малой шероховатости поверхности точением и применить
алмазное выглаживание. Резцедержатель хоботового типа
Допускает обработку сфер при малом вылете заготовки.
57
Автоматическая подача инструмента при обработке сфер
обеспечивается приспособлением, показанным на рис. 59,
а. Кронштейн 7 своими фигурными вырезами накладывается на
направляющие станины токарного станка и закрепляется болтами
6. В отверстие кронштейна вставлен корпус 5. В две бронзовые
втулки, запрессованные в корпусе, вставлен валик 4. На нижней
части валика закреплена червячная шестерня 8, которая входит
в зацепление с ходовым винтом 9 станка. На верхней части
валика смонтирована пара конических колес, передающих
Рис. 59. Приспособление для механической подачи резца при точении
сфер (а) и для точения вогнутых сфер с ручной и механической подачей
резца (б)
вращение на шлицевый валик 2. С помощью пружинной защелки
11 и зажимного винта 12 шлицевый валик соединяется
с кулачковым валиком /, который состоит из нескольких звеньев
кулачкового соединения Гука, что обеспечивает плавность
передачи вращения. При установке приспособления корпус
поворачивается в нужное направление и стопорится винтом
10. Шестерни 3 служат для передачи вращения от ходового
винта.
Приспособления для обработки вогнутых сфер (см. рис. 59,
б) выполнены в форме борштанги. Приспособления такой
конструкции позволяют обрабатывать сферы, расположенные
в глубине детали. Борштанга устанавливается в резцедержателе.
В ее головной части имеется зев, в котором помещаются
резцедержатель и механизм его поворота.
Сменные резцедержатели тщательно подгоняют по зеву
борштанги. Резцедержатели имеют разные размеры, чтобы иметь
малый вылет резца и достаточную жесткость системы. Сами
приспособления также изготовляют разных размеров. Обычно
применяют приспособления четырех размеров для обработки сфер
радиусом до 30 мм: от 30 до 50 мм, от 50 до 90 мм и от 90 до
200 мм.
Наиболее простым в изготовлении, но с ограниченным углом
поворота резцедержателя (до 120°) является приспособление,
показанное на рис. 59, б. В зеве борштанги 4 помещен
резцедержатель 1 в форме диска. В его квадратном отверстии
установлен резец 2, закрепляемый двумя винтами.
В фасонном пазу резцедержателя помещена серьга 3,
соединяемая с резцедержателем посредством шпильки, вставляе-
мой в одно из отверстий. За счет этих отверстий угол поворота
резца увеличивается до 120°. Кроме того, сама борштанга вместе
с резцедержателем станка может быть повернута под углом до
45° к оси станка или перевернута на 180° в резцедержателе
станка с соответствующим поворотом резца. Таким образом,
с помощью такого приспособления можно обрабатывать все
разновидности сфер в пределах полной окружности.
Выдвижение резца на радиус обрабатываемой сферы
производится вилкой 9. Вращение кулачкового валика 8 и гайки
6 с маховичком 7 осуществляется посредством приспособления
(см. рис. 59, а). При этом перемещаются тяга 5, серьга
3 и поворачивается резец 2, растачивающий сферу. Отвод резца
в исходное положение осуществляется или вращением ходового
винта в обратном направлении, или вручную маховичком
7. В последнем случае кулачковый валик 8 отсоединяется.
На рис. 60, а показано приспособление, в котором поворот
резца на угол до 200° осуществляют зубчатой передачей. В зеве
борштанги установлена шестерня-резцедержатель 1, в квадрат-
ном отверстии которой эксцентриком 6 закреплен резец.
59
fi-fl
Рис. 60. Приспособление с шестеренчатой передачей для точения сфер (а),
с реечной передачей для точения сфер (б) и для точения вогнутых сфер
большого размера (в)
60
Резцедержатель получает вращение от червячной пары 3 через
промежуточную шестерню 2. К торцам червячной шестерни
прилегают два зубчатых колеса, насаженных на один штифт.
Приспособление имеет несколько сменных резцедержателей
5 с различным размером Н. Приспособление устанавливают
в резцедержателе токарного станка и предварительно настраива-
ют на радиус обрабатываемой сферы путем регулирования вылета
резца.
В приспособлении, показанном на рис. 60, б, поворот резца
осуществляют посредством рейки 2, находящейся в зацеплении
с колесом 4 и свободно проходящей через кольцевые канавки
колес 1 и 3.
Приспособление, показанное на рис. 60, в, предназначено для
обработки вогнутых сфер большого размера. Борштанга 7,
закрепляемая в резцедержателе токарного станка, изготовляется
более массивной, чем в прежних приспособлениях. В ее зев
вставляются сменные резцедержатели 8 различного размера.
К резцедержателю привинчена вилка 1, которая может занимать
три положения в зависимости от требуемого угла поворота.
В свою очередь вилка соединена с приводом подачи тягой
2. Привод подачи имеет качающуюся гайку 3, связанную с шес-
теренной передачей 4, маховичок 5 и кулачковый валик 6.
Рассмотренные приспособления имеют ручную подачу пос-
редством маховичка и автоматическую с помощью приспособле-
ния, показанного на рис. 59, а.
На рис. 61, а показано приспособление, устанавливаемое
и закрепляемое в резцедержателе токарного станка. Резец
4 закреплен в диске 2 винтом 5. Рукояткой 3 плавно
поворачивается диск. Резец при этом растачивает в заготовке
/ сферу требуемого радиуса.
Получение размеров по 6-му квалитету при обработке
внутренних сферических поверхностей достигается с помощью
Рис. 61. Приспособление с ручной подачей для расточки сфер (а) и с диско-
вым «плавающим» резцом для точения вогнутых сфер (б)
61
Рис. 62. Универсальное приспособление дли точении выпуклых и вогнутых

дискового резца /, показанного на рис. 61, б. Предварительно
сферическую поверхность обрабатывают резцом или фасонной
фрезой с оставлением припуска 0,1... 0,15 мм. После этого
окончательную обработку выполняют дисковым резцом из
быстрорежущей стали.
Резец вставляют в паз державки 2, закрепляемой в пиноли
задней бабки. Резец, находясь в пазу державки, свободно
«плавает» в одной плоскости и не вызывает разбивку диаметра
сферы. Заточку закаленного резца на оправке производят на
резьбошлифовальном или другом станке. Диаметр сферы
получается равным диаметру резца. Шлифованием можно полу-
чить высокую точность размера резца с оставлением ленточки
3 шириной 0,05 мм между поверхностями, расположенными под
углом 60°.
На рис. 62, а показано универсальное приспособление для
токарной обработки выпуклых и вогнутых сфер с автоматической
подачей резца, осуществляемой суппортом. Приспособление
устанавливают на направляющих станка и закрепляют на них
с помощью четырех болтов 1. Вращение резца производится при
поперечной подаче суппорта посредством рейки 6, привинченной
к поперечным салазкам суппорта, и шестерни 3, на торце которой
жестко установлен кронштейн с резцедержателем. Врезание резца
на требуемый радиус сферы осуществляется вручную рукояткой
5. Приспособление допускает обработку выпуклых сфер
диаметром 0 ... 350 мм и вогнутых диаметром 180 ... 350 мм.
сфер (а), схема обтачивания сферы штока (б) и приспособление полукольцевого
типа (в)
63
На рис. 62, а показана наладка приспособления для обработки
вогнутых сферических поверхностей. При обработке выпуклых
сфер снимаются стойка 4 и малый резцедержатель. Точная
настройка приспособления относительно оси станка производится
поворотом эксцентриковой втулки 2.
На рис. 62, б показана схема обтачивания сферы штока
твердосплавным резцом с передним углом 12°, задним углом
6...8°, главным и вспомогательным углом в плане по 45°. Об-
работку выполняют за три рабочих хода с S = 0,19 мм/об и
и=78 м/мин.
С помощью данного приспособления можно производить
и алмазное выглаживание сфер. Тогда вместо резца устанавлива-
ют в резцедержатель приспособление-оправку с алмазным
выглаживающим инструментом.
На заводах встречаются детали вида роликов, валков,
маховиков и пуансонов, у которых центр радиуса сферы
значительно смещен от оси симметрии детали. Их обработка
затруднена или совсем невозможна рассмотренными приспособле-
ниями с вращательным движением резца.
Для обработки сфер такого вида создано приспособление
полукольцевого типа (рис. 62, в), представляющее собой
полукольцо 2, укрепленное на основании 3, которое устанавлива-
ют на токарный станок вместо верхнего суппорта. В полукольце
имеется кольцевой паз, в который введены два ролика 4,
соединенные с суппортом 5. На внешнем ободе полукольца
нарезаны зубья, сцепляющиеся с цилиндрической шестерней 6,
при вращении которой суппорт перемещается по окружности
полукольца. Вращательное движение от ходового винта на
шестерню передается приспособлением через кулачковый валик 8,
три конические шестерни 11, штатив 13 и конические шестерни 7.
Возврат суппорта после рабочего хода, а также ручную
подачу осуществляют с помощью рукоятки 10. В этом случае
кулачковый валик 8 отсоединяется. Разворот конических
шестерен //в нужном направлении по мере движения суппорта
по полукольцу обеспечивается благодаря их установке в повора-
чивающихся кронштейнах 12. Штатив 13 по мере увеличения или
уменьшения расстояния от узла трех шестерен до суппорта
сдвигается или раздвигается.
Настройку приспособления на требуемый радиус обрабатывае-
мой сферы производят с помощью планки /, которая
устанавливается на полукольце двумя фиксаторами и закрепля-
ется болтом. На свободном конце планки имеется стержень, центр
которого совпадает с центром оси паза. Путем измерения
расстояния от центра стержня до острия резца производится
настройка на требуемый радиус сферы. После настройки планка
снимается.
64
В зависимости от расположения обрабатываемой сферы
приспособление можно поворачивать по кольцевому пазу суппорта
токарного станка. При этом неподвижный кронштейн 9 пере-
ставляется в положение, удобное для соединения с кулачковым
валиком 8. По высоте резец регулируется прокладками.
Для уменьшения вылета резца и увеличения диапазона
размеров обрабатываемых сфер изготовляют несколько полуко-
лец с различным радиусом и соответственно в планке сверлится
несколько отверстий, в которые переставляется установочный
стержень. Путем смены полуколец можно обрабатывать выпуклые
сферы радиусом 0 ... 200 мм и более.
С помощью такого приспособления можно обрабатывать все
разновидности выпуклых сфер, обеспечивая малую шероховатость
поверхности и требуемую точность обработки. Зона резания
находится близко к опоре, а жесткость приспособления высокая.
Таким приспособлением удобно производить алм'азное выглажи-
вание. Для этого вместо резца устанавливают алмазный
наконечник, имеющий сферическую рабочую поверхность. Если
вместо резца установить индикатор, то можно контролировать
и измерять сферы после их обработки.
Выводы. Наиболее удобными в работе и качественными
приспособлениями являются приспособления хоботового типа для
выпуклых сфер и приспособления типа борштанги для вогнутых
сфер. Однако наличие многообразия взаимного расположения
сфер с другими поверхностями детали не исключает применения
приспособлений других конструкций. Например, обработку
выпуклой сферы детали типа матрицы можно выполнить только с
приспособлением копировального типа или с приспособлением,
показанным на рис. 55. Для обработки выпуклых и вогнутых
сферических поверхностей большого размера у неответственных
деталей наиболее целесообразно применять приспособления
шарнирно-стержневого типа (см. рис. 54), которые обеспечивают
большую производительность.
Встречается еще один своеобразный способ обработки
выпуклых и вогнутых сфер. Его сущность заключается
в следующем. Заготовке сообщают медленное вращение вокруг
оси X (рис. 63) с помощью делительной головки или поворотного
стола, соединенных с приводом фрезерного станка. Если
обработка ведется на токарном станке, то для уменьше-
ния частоты вращения до 1 ... 2 об/мнн меняют шкивы и устанав-
ливают тихоходные электродвигатели или понижающие редук-
торы.
В качестве инструмента для выпуклых сфер применяют
вращающийся резец или чашечную фрезу, для вогнутых сфер —
грибковую фрезу. Ось заготовки и ось инструмента должны быть
совмещены в одной плоскости. В результате вращательных
3 Зак. 2519
65
Рис. 63. Схема точения сфер вращающимся резцом (а) и вращающейся
фрезой (б)
движений инструмента и заготовки и относительного перемеще-
ния при срезании материала образуется сферическая поверхность.
При обработке сферы на токарном станке для вращения резца
или фрезы применяют приспособление с электродвигателем,
которое устанавливают вместо верхнего суппорта. При этом
нужно учитывать, что для каждого заданного размера сферы
диаметром D фрезы или величина смещения £)/2 резца от оси
вращения его должны быть заданного значения. Данный способ
обработки сфер имеет ограниченное применение, так как не
достигается высокая точность обработки.
НАСТРОЙКА ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
ДЛЯ ОБРАБОТКИ СФЕР
Для настройки приспособления для обработки сфер требуется:
установить приспособление в такое положение, чтобы центры
вращения резцедержателя и обрабатываемой сферы совпадали;
подучить сферу, заданную чертежом Рассмотрим виды отклоне-
ний сферических поверхностей от круглости, их причины
и способы устранения.
При работе приспособлениями копировального типа наиболь-
шее искажение сферы наблюдается на участках смены
направления движения резца из-за зазоров в механизмах
копирования. На точность сферы влияние оказывают также
погрешности изготовления самого копира.
При работе приспособлениями с вращательным движением
резца основной причиной отклонения от круглости сферы
является несовмещение центра вращения резцедержателя
66
приспособления с геометрическим центром обрабатываемой
сферы. Если сфера получилась бочкообразной формы, то центр
приспособления смещен дальше геометрического центра сферы
(рис. 64, а), если сфера имеет сплюснутый вид, то центр
приспособления приближен к резцу (рис. 64, б).
Для определения формы сферы необходимо произвести два
измерения размеров по осям X и Y и сопоставить полученные
величины. У бочкообразных сфер размер по оси У больше, чем по
оси X, а у сплюснутых — меньше. Эти искажения устраняют
путем совмещения центра вращения резцедержателя приспо-
собления с геометрическим центром сферы. Для этого используют
два способа.
1.	Предварительно протачивают сферу и измеряют ее вдоль
осей X и У. Пусть получилось по оси X 36,32 мм, а по оси У
36,68 мм, т. е. сфера бочкообразная. Тогда центр приспособления
необходимо переместить в сторону резца. Для этого находят
разность измерений, равную 0,36 мм; смещают приспособление,
например, на 0,5 мм в сторону резца; снова протачивают сферу
и производят измерение в тех же направлениях. Пусть получилось
по оси X 35,96, а по оси У—У 36,08 мм. По оси У размер оказался
по-прежнему больше, т. е. сфера осталась бочкообразной.
Находим разность измерений, равную 0,12 мм, и определяем,
насколько изменилась разность измерений при смещении
приспособления на 0,5 м'м: 0,36—0,12=0,24 мм.
После этого решаем пропорцию:
0,5—0,24
х —0,12,
откуда х=0,25 мм, т. е. для получения сферы правильной
геометрической формы необходимо сместить приспособление
в сторону резца на 0,25 мм.
2.	Протачивают сферу и измеряют как в первом случае. Пусть
получилось по оси X 58,3 и по оси У 58,12 мм, т. е. сфера
оказалась сплюснутой, и поэтому центр приспособления
необходимо удалить от резца в сторону центра детали. Разность
Рис. 64. Схемы возникновения бочко-
образное™ (о) и сплюснутости (6)
сфер
3*
67
измерений 0,18 мм. Вместо резца в приспособление вставляют
индикатор и перемещают приспособление по отношению
к заготовке до тех пор, пока стрелка индикатора при движении
ножки его по образующей сферы не покажет половину разности
измерений. В данном примере показание индикатора по оси X,
допустим, соответствует 0, а по оси У должно быть меньше на
0,09 мм.
Пользуясь таким приемом настройки приспособления, можно
добиться получения сферы большой точности. Настройка
приспособления для получения требуемого размера сферы
производится различными методами в зависимости от конфигура-
ции самой сферы. Получение размера выпуклых сфер, показанных
на рис. 49, б, в, достигается путем последовательных проточек без
перемещения приспособления. При этом врезание резца за
каждый рабочий ход производится смещением резца к центру
вращения резцедержателя. Сферы такого вида легко измерять
при обработке и одновременно производить поднастройку
приспособления одним из описанных приемов.
Выпуклые сферы других видов (рис. 49, а, г — з) целесо-
образно обрабатывать приспособлением, предварительно настро-
енным на требуемый радиус сферы. Измерение круглости таких
сфер на станке затруднено, и производят его обычно шаблоном.
Для получения точных по размеру сфер такого вида (как
выпуклых, так и вогнутых) необходимо заранее настроить
приспособление на требуемый радиус сферы, что достигается
установкой режущей кромки резца на расстоянии от центра
вращения резцедержателя, равном радиусу сферы.
В приспособлениях для обработки выпуклых сфер это
расстояние измеряется от штыря, вставленного в центральное
отверстие, концевыми мерными плитками или штангенциркулем,
а в приспособлениях для обработки вогнутых сфер — с помощью
вилки 9 (рис. 59, б). Вилка устанавливается на нужный размер
с помощью концевых мерных плиток или микрометра.
Для большего удобства в работе и более точной настройки
в вилке 9 вместо второго стержня устанавливают индикатор на
подвижном кронштейне или микрометрический винт со шкалой от
микрометра. Можно воспользоваться и другим способом: в торец
державки резца ввернуть винтик с контргайкой; головку винта
прижать к резцедержателю; зная диаметр оси резцедержателя,
настраивают длину резца на требуемую величину, которая
в сумме с полудиаметром оси должна быть равна радиусу сферы.
3.	В приспособлении для вогнутых сфер обрабатывается одна
из боковых поверхностей, которая принимается за базу; измеря-
ется расстояние от этой базовой поверхности до центра оси вра-
щения резца; при настройке вылета резца приспособление кладет-
ся базовой поверхностью на плоскую плиту и рейсмасом или
68
индикатором измеряется вылет резца; при этом резцедержатель
должен быть повернут под прямым углом к базовой поверхности;
размер от базовой поверхности до острия резца должен быть
равен расстоянию от центра оси резцедержателя до базовой
поверхности плюс радиус сферы. Для получения точной сферы
настройку проверяют пробной проточкой сферы на заготовке,
измеряют ее и, если требуется, то настройка корректируется.
Установка приспособлений для обработки сфер в нужное
положение по отношению к оси симметрии детали производится
способами, указанными на рис. 65. Требуется установить
приспособление для обработки выпуклых сфер так, чтобы центр
Рис. 65. Схемы для настройки приспособлении
69
вращения его был смещен от торца заготовки на величину Н (рис.
65, а). Для этого в центральное отверстие приспособления
вставляется установочный палец. При этом его ось должна
быть перпендикулярна к оси шпинделя. Затем подводят
приспособление до касания установочным пальцем торца
заготовки, для чего пользуются следующим приемом: на
установочный палец наклеивают полоску бумаги. Затем включают
станок и медленно подводят установочный палец к торцу
заготовки до момента срыва бумаги силой трения о заготовку.
После этого производят расчет I — величины перемещения
суппорта до совмещения с геометрическим центром сферы:
где Н — расстояние от торца заготовки до центра сферы; d —
диаметр установочного пальца.
Пусть требуется установить приспособление по центру станка
для обработки вогнутых сфер радиусом R. Для этого прежде
всего устанавливают вылет резца от оси вращения резцедержате-
ля на величину /?. Затем закрепляют на станке втулку,
устанавливают резец под прямым углом к продольной оси станка
и растачивают отверстие до диаметра, равного двум радиусам
сферы. После этого начинают точить сферу. При этом врезание
резца за каждый рабочий ход осуществляется перемещением
продольного суппорта.
Установку приспособления по оси станка можно произвести
и другим способом. Пользуются для этого установочной вилкой,
вставляемой в конус шпинделя (рис. 65, б). Сверлят два отвер-
стия, одинаковые с отверстиями в головке приспособления для
обработки вогнутых сфер. Затем совмещают отверстия вилки
и приспособления, фиксируя пальцем, и таким образом
устанавливают приспособление по оси станка.
На схеме, показанной на рис. 65, в, требуется проточить сферу
радиусом R с глубиной врезания до получения диаметра D\. Ось
симметрии сферы смещена от торца заготовки на величину
Н. Сначала определяют величину врезания I от начала касания
поверхности диаметром D до получения поверхности диаметром
l=(Dl-D)/2.
Затем определяют смещение /| суппорта с приспособлением от
начала касания установочного пальца приспособления торца
заготовки до совмещения оси вращения резцедержателя с осью
сферы:
1>=Н-\—2” •
70
На схеме, показанной на рис. 65, г, требуется совместить центр
приспособления с центром радиуса сферы, координаты которого
Huh. Для этого последовательно касаются острием резца внача-
ле торца, а затем образующей диаметром D и определяют при
этом величину перемещения приспособления от момента касаний
до совмещения с центром радиуса сферы. В первом случае смеще-
ние от торца детали	где R — расстояние от острия резца
до центра приспособления.
Во втором случае смещение от образующей составит
-н.
На требуемое расстояние суппорт последовательно смещают
с приспособлением после каждого касания острием резца
поверхностей заготовки.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ СФЕР
И ИХ НАСТРОЙКА
В условиях производства довольно часто возникает необходи-
мость получения сферических поверхностей с шероховатостью
0,32 ... 0,04 мкм. При обработке стальных деталей для получения
малой шероховатости поверхностей применяют шлифование
с последующим алмазным выглаживанием. Шлифование приме-
няют не только как подготовительную операцию перед алмазным
выглаживанием, но и для исправления круглости сферы после
термической обработки.
Для шлифования сфер используют универсальный шлифо-
вальный станок, который немного нужно переоборудовать. Со
станка снимают переднюю бабку. Для увеличения высоты центров
при шлифовании сфер большого диаметра снимают верхнюю
поворотную часть подвижного стола или поднимают бабку
с шлифовальным кругом, устанавливая кольцо нужной высоты
между основанием и поворотной частью. На подвижный стол
станка устанавливают универсальное переналаживаемое приспо-
собление (рис. 66, а), состоящее из двух секторов 6 и 7,
соединенных осью 5. Нижний сектор 6 закрепляется на столе
станка, а верхний сектор 7 является подвижным. Он имеет на
ободе зубцы, которые соединяются с шестернями, приводимыми
во вращение маховичками 8. При вращении маховичков верхний
сектор поворачивается относительно нижнего. Во время
шлифования малых сфер сектор 7 можно поворачивать рукой.
На секторе 7 монтируют сменные приспособления: для
шлифования выпуклых сфер с установкой заготовки в центрах
и для шлифования вогнутых сфер с установкой заготовки на
планшайбе. Заготовка получает вращение через гибкий вал 1 от
передней бабки. В оси 5 имеется отверстие, в которое вставляются
вилка с алмазом для правки шлифовального круга по радиусу
71

A
a)
Рис. 66. Приспособления для шлифования сфер на токарном станке
72
сферы и вилка с индикатором для установки заготовки перед
шлифованием и настройки приспособления для получения
отклонения от круглбсти в пределах допуска. Настройка
приспособления для шлифования производится так же, как и при
обтачивании сфер.
Шлифование вогнутых сфер можно производить также
способом, рассмотренным ранее (см. рис. 63). Только в этом
случае вместо фрезы используют шлифовальный круг опреде-
ленного диаметра с закругленной поверхностью. При этом способе
нужно тщательно выставить центр заготовки и шлифовального
круга по высоте строго в одной плоскости.
На рис. 66, б показано универсальное приспособление для
шлифования сфер. На кронштейне 3 приспособления вместо
резцедержателя установлена шлифовальная головка 5, приводи-
мая во вращение электродвигателем 6.
Кронштейн жестко связан с шестерней 1, которая получает
вращательное движение от рейки 2. Рейка привинчена к боковой
поверхности поперечных салазок токарного станка. При
включении поперечной подачи движение от суппорта передается
через рейку на шестерню и кронштейн со шлифовальной головкой.
Шлифовальный круг 4 вращается и перемещается по окружности
вокруг оси сферы. При шлифовании стальных деталей
достигается шероховатость поверхности 0,63 ... 0,32 мкм.
АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ СФЕР
Алмазное выглаживание выпуклых и вогнутых сфер произво-
дится на токарных станках с использованием тёх же
приспособлений, что и для точения. Выглаживание обеспечивает
высокое качество поверхностей лишь при малых равномерных
подачах 0,02 ... 0,07 мм/об. Скорость выглаживания мало влияет
на качество поверхности. Это одно нз важных достоинств
выглаживания по сравнению, например, с чистовым точением
сфер.
Отличительной особенностью алмазного выглаживания от
точения является необходимость перпендикулярного расположе-
ния алмазного инструмента к обрабатываемой поверхности.
Поэтому наиболее удобными приспособлениями для алмазного
выглаживания являются те, которые обеспечивают это условие.
К ним относятся приспособления с вращательным движением
резца.
В приспособление вместо резца устанавливается алмазный
инструмент (рис. 67, а). Цилиндрический стержень 1 инструмента
входит в отверстие оправки 4, которая закрепляется в резце-
держателе приспособления для обработки сфер. Маслостойкая
резина 3 прижимает в рабочем положении алмазный инструмент
73
Рис. 67. Алмазный инструмент для выглаживания вогнутых сфер (а) и
оправка для алмазного выглаживания выпуклых сфер (б)
к обрабатываемой поверхности. В корпусе оправки имеется
продольный паз, в котором совершает возвратно-поступательное
движение штырь 2, жестко закрепленный на цилиндрическом
стержне. Алмазный инструмент с упругой резиной и штырем
могут быть смонтированы в отверстии вращающейся части
приспособления для обработки вогнутых сфер. Для алмазного
выглаживания выпуклых сферических поверхностей можно
использовать любые конструкции оправок, одна из которых
показана на рис. 67, б.
Оправка с алмазным инструментом 1 состоит нз державки 2,
упорного винта 3 и корпуса 4. Усилие прижима алмаза
к обрабатываемой поверхности контролируется положением
стрелки индикатора. Особенностью данной оправки является то,
что она допускает выглаживание фасонных поверхностен без
копиров. В этом случае заданное усилие прижима алмаза
поддерживается вручную при сохранении положения стрелки
индикатора.
Оправка этой конструкции отличается эластичностью и плав-
ностью радиального перемещения алмаза, так как вместо
74
пружины используются упругие резиновые шайбы. Кроме того,
в ней более удобно расположен индикатор для наблюдения силы
прижима алмаза к поверхности детали. Он вынесен к торцу
оправки, что позволяет легко следить за отклонением стрелки
индикатора. При этом устраняется опасность повреждения
индикатора хомутиком или кулачками патрона.
Настройку на прижим алмаза осуществляют двумя способами.
При первом способе вращением винта 8 добиваются, чтобы
поршень 7 не сдавливал резиновые шайбы 6, а являлся бы опорой
для них. Алмазный наконечник поперечной подачей суппорта
подводят к обрабатываемой поверхности. Начало отклонения
стрелки индикатора покажет момент касания алмаза поверхности
заготовки. При этом нулевое деление шкалы индикатора
совмещают со стрелкой. Затем поперечной подачей сжимают
резиновые шайбы до тех пор, пока стрелка индикатора не
покажет деление, соответствующее требуемой. силе прижима
алмаза к обрабатываемой поверхности. Шкала индикатора
предварительно градуируется на усилие с помощью гирь или
динамометра. При выглаживании алмаз с державкой 2 будет
совершать перемещение в пределах радиального биения
выглаживаемой поверхности. Такая настройка может быть
рекомендована для выглаживания поверхностей без канавок
и отверстий, особенно когда наблюдается заметное биение
заготовки и обработка начинается не с торца.
Второй способ настройки заключается в том, что силу
прижима алмаза предварительно устанавливают винтом 8, лимб
которого имеет градуировку по усилию. В этом случае державка
2 прижата к штифту 5 и может перемещаться с алмазом только от
заготовки. Поперечной подачей суппорта алмаз подводят
к обрабатываемой поверхности, а стрелка индикатора показыва-
ет момент касания. Затем дается дополнительная поперечная
подача 0,02 ... 0,05 мм. При такой настройке алмаз можно
вынести за пределы обрабатываемой поверхности и начинать
выглаживание с торца. Наличие канавок и отверстий на
обрабатываемой поверхности не будет являться препятствием для
выглаживания.
Алмазное выглаживание производится с применением СОЖ
«Индустриальное-20». При исходной шероховатости поверхности
1,25 мкм достигается уменьшение шероховатости до 0,63, а при
исходной шероховатости 0,32 ... 0,16 мкм шероховатость по-
верхности уменьшается до 0,08 ... 0,04. Для мягких материалов
исходная шероховатость 1,25 ...40 мкм. При исходной шерохова-
тости 20... 40 мкм можно алмазным выглаживанием получить
поверхность с шероховатостью 0,32... 0,16, а при исходной
шероховатости 0,63... 0,32 достигается шероховатость до 0,04
75
мкм. Таким образом, чем меньше шероховатость исходной
поверхности, тем лучше эффект от алмазного выглаживания.
Припуск под выглаживание обычно не назначается, так как
уменьшение диаметра при алмазном выглаживании получается
небольшим и, как правило, в пределах допуска на размер. При
выглаживании вязких мягких материалов уменьшение диаметра
наружной поверхности составляет 10 ... 15 мкм, а при выглажива-
нии твердых (закаленных) материалов при малой шероховатости
исходной поверхности — 1 ... 2 мкм.
ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ СФЕР
Применяют различные способы измерения сфер в зависимости
от допуска на круглость сферы. Измерение сфер с большими
допусками трудности не представляет и выполняется с помощью
шаблонов, радиусомеров и т. п. Довольно просто измеряются
также сферы, имеющие несколько диаметрально противопо-
ложных точек (см. рис. 49, б, в, и рис. 50, в). По результатам
измерения сферы такого вида по осям X и У (см. рис.
64) делается вывод о правильности круглости и размера сферы.
Сложнее измерять сферы с малым допуском и не имеющие
нескольких диаметрально противоположных точек (см. рис. 49, а,
г — з и рис. 50, а, б, г — ж).
Для измерения и обработки таких сфер изготовляют
специальные оправки, на которых закрепляют детали. Каждая
такая оправка имеет поверхность, дополняющую сферу заготовки.
В целом получается составная сферическая поверхность
с диаметрально противоположными точками для измерения.
На рис. 68, а показана оправка для обработки сферического
кольца, на рис. 68, б, в — для обработки прямых и обратных
Рис. 68. Оправки
76
клапанов. На рис. 68, г показана схема обработки линзы. Перед
обработкой на таких оправках совмещают центр приспособления
для проточки сферы с центром оправки. Выполняется это
с помощью индикатора, устанавливаемого в резцедержатель
приспособления.
Для измерения выпуклых сфер пользуются индикаторным
приспособлением, показанным на рис. 69, а. Оно состоит из двух
планок: неподвижной 5 и подвижной 6, соединенных осью
1. В центре оси имеется отверстие для установочного штыря,
расположенное перпендикулярно к плоскости планки 5.
Планка 5 через боковую планку 3 соединяется с угольником 2,
который крепится в резцедержателе токарного станка. По пазам
в угольнике планку 3 можно перемещать вверх и вниз
и устанавливать таким образом приспособление по высоте
центров. В планке 5 имеются отверстия с болтом 4, с помощью
которых приспособление устанавливается на индикаторной стойке
при измерениях сфер на контрольной плите.
В подвижной планке 6 имеется продольный паз, позволяющий
крепить стойку 7 с индикатором на различном удалении от центра
вращения в зависимости от измеряемого радиуса сферы. Стойка
имеет несколько отверстий для ориентировочной установки
индикатора по высоте. Перед измерением приспособление
настраивается на радиус сферы с помощью мерных плиток,
устанавливаемых между установочным штырем и ножкой
индикатора. При установке приспособления необходимо следить
за параллельностью планки 5 к горизонтальной оси симметрии
л -л
Рис. 69. Индикаторное приспособление для измерения сфер (а) и приспо-
собление для контроля поверхности на отклонение от сферичности-(б)
77
детали. Длина планки 5 принимается такой, чтобы можно было
осуществить поворот планки 6 не менее чем на 180°.
Наиболее точным и практичным способом измерения
выпуклых сфер является применение индикатора и использование
приспособления для точения сфер. Для этого на установочный
центр приспособления надевают диск диаметром, равным
диаметру обрабатываемой сферы, по которому настраивают
индикатор, вставленный в резцедержатель. Затем, поворачивая
резцедержатель, скользя ножкой индикатора по образующей
сферы с обеих сторон оси симметрии детали и перемещая
приспособление продольно и по высоте, добиваются наименьшего
отклонения стрелки индикатора.
Для контроля поверхности на отклонение от сферичности
применяют приспособление (рис. 69, б), состоящее из основания
1, опорного кольца 2, индикатора 3 и стоики 4. Контролируемую
деталь устанавливают на опорное кольцо. Подводят ножку
индикатора до соприкосновения с поверхностью детали и враще-
нием последней определяют по шкале отклонение сферичности
шара.
Искусство токарного дела
ТОЧЕНИЕ МНОГОГРАННИКОВ
На рис. 70, а показаны шары, изготовленные на токарном
станке. Внутри этих шаров свободно размещаются детали
различной формы — многогранники, шары, крестовины, звездочки
и т. д.
Из всех многогранников особый интерес представляют
правильные многоугольники, представляющие собой фигуру
с одинаковыми многогранными углами при вершинах и одинако-
выми гранями, имеющими форму правильных многоугольников.
Правильным многоугольником называется ограниченная прямыми
плоская фигура с равными сторонами и равными внутренними
углами.
Конечно, таких фигур бесконечное множество, и может
показаться, что правильных выпуклых многогранников также
много. На самом деле их существует всего пять. На рис. 70, б мы
видим: 1 — тетраэдр (четыре треугольных грани); 2 — куб (шесть
квадратных граней); 3— октаэдр (восемь треугольных граней);
4 — додекаэдр (12 пятиугольных граней) и 5 — икосаэдр
(20 треугольных граней).
Грани и вершины правильного многогранника удалены на
равном расстоянии от центра фигуры, что используют для
78
Рис. 70. Шары, вытачиваемые на токарном станке (а), и правильные
многогранники (6)
составления процессов изготовления таких многогранников на
станках.
В машиностроении детали, имеющие форму правильного
многогранника используют редко. Конструкторы машин и прибо-
ров не применяют нх, считая нетехнологичными в изготовлении.
Обычно их делают на фрезерных и шлифовальных станках
с использованием точных универсальных делительных устройств
и сложных приспособлений и инструментов. Работа получается
трудоемкой и требует высокой квалификации. Но почему-то никто
до сих пор не решался использовать для этой цели токарный
станок.
79
Однако взглянем на рис. 70, б. Грани многогранников имеют
следы токарного резца. Значит, они изготовлены точением. Как
правило, на токарном станке обрабатывают заготовки с поверхно-
стями вращения. А тут выточенные тела ограничены плоскостями!
Да, как ни странно, их проще изготовлять точением. А чтобы
понятно было токарю, мы расскажем, как это делается.
Вначале вытачивают шар из любого материала: металла,
пластмассы, оргстекла или плотного дерева. Чтобы дерево не
расслаивалось, следует точить на максимальной частоте
вращения резцами с ножевой заточкой.
Вытачивание шара. Предварительно обрабатывают шар по
шаблону из цилиндрической заготовки. Шаблон вытачивают на
станке, для чего растачивают торец заготовки на требуемый
диаметр, отрезают кольцо, разрезают его пополам и получают
точный шаблон.
После предварительной обточки по шаблону с поперечной
и продольной подачами резца обрабатывают шар окончательно
путем поворота резца в вертикальной плоскости, проходящей
через ось вращения заготовки (рис. 71). Резец закреплен
в поворотной державке, установленной в резцедержателе.
Державка представляет собой валик 3, проходящий сквозь
отверстие квадратного или прямоугольного стержня 4. На одном
конце валика закреплен резец 2, на другом — рукоятка в виде
маховичка с накаткой. Ось державки располагается перпендику-
лярно к оси вращения заготовки и находится в горизонтальной
плоскости, проходящей через ось заготовки.
В валике предусмотрено сквозное отверстие, в которое
вставляется шпилька с острием на конце. Острие шпильки
подводится к вершине центра пиноли. Резцедержатель устанавли-
вают по центру, для чего подбирают прокладки равной толщины,
устанавливаемые с двух противоположных сторон под резце-
держатель. С помощью шпильки необходимо установить
расстояние вершины резца от оси вращения шпинделя. Оно
должно быть равно радиусу шара. Делается это с помощью
штангенциркуля или шаблона. Резец при этом закрепляется
винтом 1. Теперь шпилька вытаскивается, и можно приступать
к точению шара.
Рис. 71. Поворотная державка для об-
тачивания сфер
80
Сначала точится шар по шаблону отрезным резцом. Потом
устанавливается державка, и точение продолжается путем
поворота резца вокруг оси державки. После каждого поворота
резца суппорт приближают к заготовке, и последний поворот
резца совершается, когда он дойдет до вертикальной плоскости,
проходящей через линию центров. Итак, получился шар,
в котором имеется одно отверстие от центра задней бабки,
а второе делают керном с противоположной стороны.
Разметка поверхности шара на требуемое число граней. На
делительном устройстве в одно отверстие шара вводится центр
в виде ерша (рифленый центр), а в другое — гладкий центр.
Чертилкой наносят продольные риски по шаровой поверхности
после каждого поворота заготовки на соответствующий угол. На
рисках циркулем наносят точки, равноудаленные друг от друга
(число точек равно числу граней многогранника). Накерненные
точки сверлят под центр задней бабки.
Разметку шара можно выполнить и без делительного
устройства. Для этого керном делают одно углубление
в произвольном месте, от которого находят остальные точки
с помощью циркуля. Важно только знать расстояние между
точками. Циркулем откладывают расстояние от одной точки
и наносят вторую точку в произвольном месте. От полученных
двух точек циркулем делают риски, и получается третья точка
и т. д. Потом эти точки углубляют на 4 ... 5 мм сверлом; они
служат базами для установки шара в приспособлении. Центр
задней бабки, входя в отверстие шара, будет центрировать его по
оси шпинделя.
Расстояние между точками для развода ножек циркуля
определяют расчетным путем. При точении додекаэдров для
нанесения 12 равноудаленных друг от друга точек на поверхности
шара диаметром D расстояние между точками р=0,525£).
Величина р (ро) является теоретической. Практически при
разметке приходится наносить точки в виде углублений, в которые
ставят ножки циркуля. Таким образом, острия ножек, учитывая
углубления, фактически опираются на сферу меньшего тиаметра,
чем размечаемый шар. Поэтому развод ножек циркуля меньше
примерно на 0,5 мм по сравнению с р.
Например, для шара диаметром 46,5 мм расстояния между
центровыми точками составляют: тетраэдр — 37,9 мм между
вершинами и 26,8 мм от вершин; куб — 32,45 мм; октаэдр —
32,45 мм между вершинами и 21,1 мм от вершин; додекаэдр —
24,4 мм; икосаэдр — 24,4 мм между 12 точками и 14,8 мм между
ними (20 точек).
При обтачивании шара его диаметр может получиться
несколько больше или меньше расчетного. Соответственно надо
скорректировать в пределах нескольких десятых долей миллимет-
ра и развод ножек циркуля. Циркулем наносят на поверхности
81
шара точки, затем их накернивают и сверлят на глубину 4 ... 5 мм.
Теперь шаровая заготовка готова для точения многогранника.
Все это можно проделать, когда Вы задумаете выточить
какой-либо неправильный многогранник. Например такой,
в котором две противоположные грани будут иметь по шесть
ребер, а все остальные 10 граней — по пять ребер. В этом случае
важно правильно разметить шар. Пусть заготовка шара имеет
диаметр 46,5 мм. Из центрального отверстия шара проводится на
сферической поверхности окружность радиусом 25 мм, на которой
откладывают отрезки длиною 21,1 мм.
На окружности получается шесть равноотстоящих друг от
друга точек. Из этих точек делают перекрещивающиеся засечки
радиусом 21,1 мм. Точки засечек создадут вершины равносто-
ронних треугольников со сторонами 21,1 мм. Эти вершины
располагаются на окружности, проведенной из противоположно
размещенного центра шара на расстоянии 25 мм. На этих
окружностях радиусами 25 мм расположатся по шесть
равноудаленных друг от друга точек со смещением одной
окружности относительно другой на 10.55 мм. Как видим
«шаровая» технология позволяет вытачивать самые разно-
образные многогранники, а не только правильные.
Шар обладает симметрией высшего порядка: как бы мы ни
поворачивали его, он во всех положениях имеет одинаковый вид.
В каждом правильном многограннике можно представить три
концентрично расположенные сферы: описанную, полувписанную
и вписанную. Описанные сферы проходят через все вершины,
полувписанные касаются всех ребер, вписанные касаются всех
граней.
Для крепления шара на станке вытачивают приспособление из
цилиндрической заготовки. Приспособление должно быть про-
стым и вместе с тем универсальным В заготовке 1 (рис. 72),
зажатой кулачками патрона, рассверливают и растачивают два
соосных отверстия. Диаметр одного отверстия несколько больше
диаметра шара, диаметр второго меньше диаметра шара на
5—7 мм. В торец меньшего отверстия упирается устанавливаемый
Рис. 72. Приспособление для точения
деталей типа «шар в шаре»
82
шар и зажимается накидной гайкой 2, навинчиваемой на резьбу
заготовки. При зажиме шара следует ставить прокладку
3 с внутренними фасками, упирающуюся одним торцом в шар,
а другим — в торец накидной гайки.
Если в таком приспособлении потребуется точить заготовку,
размеры которой меньше диаметра отверстия приспособления, то
надо применить переходную втулку, наружный диаметр которой
соответствует диаметру отверстия приспособления, а внутрен-
ний — диаметру заготовки.
На торце втулки, упирающемся в торец отверстия приспо-
собления, необходимо предусглотреть внутренний буртик. Если
в этот буртик вставить резиновое кольцо, то заготовка при
закреплении упрется в это кольцо.
Изготовление деталей внутри шара выполняется при одной
установке заготовки и в нескольких позициях. Позицией
называется фиксированное положение, занимаемое неизменно
закрепленной заготовкой совместно с приспособлением относи-
тельно инструмента или неподвижной части оборудования для
выполнения определенной части операции.
Базовая поверхность заготовки и установочная поверхность
приспособления при переходе от одной позиции к другой
(в отличие от установов) не меняются. Фиксированное положение
заготовки на станке относительно инструмента достигается
с помощью центра задней бабки и накидной гайки. Центр,
вводимый в разметочные отверстия, ориентирует заготовку по оси
шпинделя. Для устранения проворачивания заготовки в приспо-
соблении надежность фиксации обеспечивается накидной гайкой
с накаткой и отверстиями под затяжную шпильку.
Для быстрой и точной установки приспособления на станке
следует совместить нанесенные риски на корпусе патрона
и приспособления, а также пользоваться одним и тем же
отверстием в патроне под ключ. Можно, конечно, в приспособле-
нии предусмотреть конический хвостовик, вставляемый в конусное
отверстие шпинделя.
Закрепленный шар сверлят торцовыми зубьями пальцевой
фрезы на требуемую глубину. Полученное глухое отверстие
растачивается с подрезкой торца заготовки (грань многогранни-
ка). Так же сверлят отверстия и точат одну грань за другой
расточным резцом, имеющим две режущие кромки, располо-
женные спереди и под углом. Когда все грани обработаны,
остается разрезать шар и извлечь правильный многогранник, ни
одна грань которого не задета зажимами, в сущности,
отсутствующими при этом способе обработки.
Возникает вопрос: когда фигуру отрезают, обтачивая
последнюю грань, она начнет перемещаться в шаре и может
поломать резец. Как тут быть? Надо перед обработкой последней
83
грани заполнить полость шара воском или парафином. Можно
закрепить отрезаемый многогранник и с помощью шайб и винтов,
проходящих через резьбовые отверстия шайбочек. Если недоре-
зать уголки-перемычки, то никакого крепления не потребуется.
Затем слабыми ударами молоточка выточенная фигура отделя-
ется от шара.
Точение правильных многогранников из шара диаметром
46,5 мм. Токарю рекомендуется начинать изготовление фигур
в шаре не из металла, а из плотного дерева. Возможно ли
изготовить тетраэдр, имеющий четыре грани, расположенные под
острыми углами друг к другу? Такая фигура не поддается
обычному креплению, так как выскальзывает из зажимов.
Точение тетраэдра более сложно, чем точение любого другого
многогранника. Дело в том, что в этой фигуре вершины граней
удалены на большее расстояние от центра и резцу приходится
проходить больший путь в поперечном направлении при подрезке
торцов, а для этого вершина резца должна быть дальше удалена
от державки.
Точение тетраэдра. Сначала на поверхность шара наносят
четыре равноудаленных друг от друга отверстия, которыми
достигается центровка шара по оси вращения с помощью центра
задней бабки. Затем фрезой (рис. 73) диаметром 12 мм сверлят
отверстие на глубину 16 мм.
Фреза закрепляется в сверлильном патроне, установленном
в пиноли задней бабки, и подводится к заготовке до касания.
Лимб задней бабки устанавливается на ноль, и медленным
вращением маховичка производится сверление. Глубину сверле-
ния определяют штангенциркулем. В этом случае глубина
отверстия от ее кромки 15,5 мм. Потом рассверливается отверстие
пальцевой фрезой диаметром 20 мм. Штангенциркуль покажет
глубину отверстия 15 мм. Полученное отверстие надо растачивать
Рис. 73. Схема точения тетраэдра
так, чтобы торец заготовки уве-
личился до размера грани тет-
раэдра. Черным цветом на рис.
73 обозначен материал, выби-
раемый резцом.
Некоторые токари применя-
ют резцы отрезного типа. Это
неправильно, так как такой ре-
зец ломается. Лучше брать ре-
зец с двумя режущими кромка-
ми, сходящимися в вершине.
Им многократно углубляются в
заготовку на 0,2—0,3 мм в по
перечном направлении, начи-
ная от торца. При этом рас-
84
тачивается отверстие при движении резца по оси в сторону
выхода отверстия.
Итак, с незначительными нагрузками на резец удаляется
материал заготовки при периодическом многократном перемеще-
нии резца то в поперечном, то в продольном направлении, которое
выполняют вручную. Продольные перемещения после поперечного
врезания с каждым разом становятся короче, пока не
прекратятся. При этом державка резца приблизится почти до
касания к кольцевой стенке отверстия заготовки. Резцу задают
незначительное врезание в торец заготовки и передней режущей
кромкой производят подрезку грани тетраэдра при подаче к оси
вращения. Это движение резца к оси лучше производить с малой
механической подачей.
Когда подрезают последний торец многогранника, резец
следует направлять от оси вращения. При этом торец заготовки
будет менее ровным, но давление со стороны резца на отрезаемую
фигуру уменьшается. При расточке на каждой позиции
получается плоская грань многогранника и конусный участок на
внутренней сфере шара.
Резец может быть из быстрорежущей стали или с пластинкой
твердого сплава. Окончательная заточка резца производится
мелкозернистым алмазным кругом так, чтобы риски от круга были
направлены перпендикулярно к режущей кромке. Устанавливать-
ся резец должен строго по оси вращения заготовки или несколько
выше. Часто приходится прибегать к прокладкам под резец, когда
он устанавливается в резцедержателе. При этом необходимо
знать расстояние по высоте от опоры резца в резцедержателе до
оси вращения. Например, если оно 18 мм, то при подборе
прокладок надо, чтобы расстояние от вершины резца до нижней
прокладки было равно этому размеру, и только после этого
устанавливать резец.
После точения первой грани тетраэдра станок останавлива-
ется. Шар раскрепляется и центром задней бабки ориентируется
по оси вращения и фиксируется накидной гайкой. Все описанное
при обработке первой грани повторяется и на второй. После
точения третьей грани заготовка закрепляется в полости шара
одним из рассмотренных способов и точится четвертая грань.
Получили шар, внутри которого закреплен тетраэдр.
Крепления (винтики и шайбочки) удаляют, а воск или парафин
размягчают подогреванием и затем удаляют. Тетраэдр находится
внутри шара. Остается разрезать шар и извлечь тетраэдр.
Точение куба. Из пяти правильных многогранников куб
изготовить легче всего. После разметки и сверления центровых
отверстий можно приступать к точению. Здесь так же, как и при
обработке тетраэдра, применяют две пальцевые фрезы диаметром
12 и 20 мм, но глубина отверстия 12 мм. После обработки
большей фрезой расстояние от торца отверстия до грани составит
И мм.
Растачивание отверстий с подрезкой граней заготовки лучше
выполнять двумя резцами. Если это делать одним резцом, то под-
резать грань практически не удается. Большим резцом выполня-
ют основную работу, а обработку торца заготовки до оси вращения
делают малым резцом. Чтобы не был заметен переход при
обработке от одного резца к другому, рекомендуется подводить
резцы не во время вращения, а после остановки шпинделя.
Подвести резец до касания к торцу на ощупь рукой при вращении
рукоятки каретки суппорта, поставить лимб на нулевое деление,
отвести резец, включить станок и выполнять точение. При каждом
рабочем ходе подвод резца к торцу осуществлять до нулевого
деления лимба. Такой прием удобен, когда вытачивают
неметаллические многогранники.
Точение на второй позиции надо выполнять на одном из
вблизи расположенных отверстий. После обработки второго торца
заготовки обратите внимание на образовавшуюся щель двух
обточенных граней. Если она мала и меньше длины ребра куба, то
придется точение повторить, углубляясь резцом в торец
отверстия. Остальные позиции выполняют так же. Крепление
отрезаемого куба проще выполнять шайбочками с винтиками.
Точение октаэдра. Октаэдр и куб имеют общее свойство: если
у одного из них попарно соединить отрезками прямых центры всех
граней, имеющих общее ребро, то проведенные отрезки образуют
ребра другого многогранника. Центры граней правильного
восьмиугольника являются вершинами куба, также и обратно,
центры граней куба служат вершинами правильного восьми-
гранника. Октаэдр размечается так же, как куб: наносят шесть
точек, удаленных друг от друга на расстоянии 32,45 мм. Из этих
точек засечками циркуля, ножки которого разведены на 21,1 мм,
наносят перекрещивающиеся риски. Места пересечения рисок —
это точки, отстоящие друг от друга с одной и другой стороны
будущей фигуры на расстоянии 26 мм.
На рис. 74 показана последовательность изготовления
октаэдра. Слева вверху шар с отверстиями после разметки,
справа вверху—шар с выточенным октаэдром внутри, справа
внизу изображены дополнительные несквозные отверстия на
шаре, а внутри шара отрезанный октаэдр, слева внизу — срезана
сторона шара и выточенный октаэдр виден полностью.
Точение додекаэдра. Вокруг каждого отверстия шара
располагается по пять обрабатываемых отверстий, т. е. грани
имеют по пять ребер. Отверстия на шаре расположены друг от
друга на 24,4 мм. Грани на 12 позициях точить нетрудно.
Обработку выполняют двумя пальцевыми фрезами диаметром
12 и 20 мм. Глубина отверстия от его кромки 6 мм. Для надежной
подрезки торца заготовки без оставления выступов в центре грани
рекомендуется применять резец с наклонной режущей кромкой.
86
Рис. 74. Последовательность точения
октаэдра
Рис. 75. Шар из оргстекла с ико-
саэдром
Точение икосаэдра—многогранника, имеющего 20 граней,
представляющих собой равносторонние треугольники. Разметка
икосаэдра: на поверхность шара наносят 12 точек, располо-
женных друг от друга на расстоянии 24,4 мм. От полученных
точек откладываются отрезки по 14,8 мм и находят 20 точек,
представляющих собой центры граней икосаэдра.
В качестве инструмента используют фрезу диаметром 14 мм
и резец, имеющий отогнутую рабочую головку с двумя режущими
кромками. Сопряжение режущих кромок должно быть по
небольшому радиусу, так как заостренная вершина может легко
сломаться. Сверление производится на глубину 11 мм.
Перед обработкой последней грани производят крепление
икосаэдра внутри шара подогретым до размягчения воском или
парафином.
На рис. 75 показан шар из прозрачного оргстекла
с находящимся внутри икосаэдром. Шар имеет 32 сквозных
отверстия с перемычками между ними в 2,5 мм. Точение
икосаэдра выполнялось при 20 отверстиях в шаре. При сверлении
дополнительных 12 отверстий шар зажимался в приспособлении
с применением резиновых опор.
Точение неправильного многогранника, две грани которого
шестиугольные, а остальные десять пятиугольные. Разметку шара
мы рассмотрели ранее. Расположение отверстий шара — вокруг
двух противопочожно находящихся отверстий по шесть отвер-
стий Чтобы ребра каждой грани получились равными,
необходимо точно рассчитать глубину сверления отверстий.
Сверление выполняют пальцевой фрезой диаметром 14 мм. Два
противоположных отверстия сверлят на глубину 8,5 мм, а другие
отверстия —- на 6,5 мм.
87
ИЗДЕЛИЯ ТИПА «ШАР В ШАРЕ:
Рассмотрим изготовление изделий, внутри которых несколько
деталей. Чтобы не сломать резец (сечение у вершины в некоторых
случаях не превышает I мм2) надо: подобрать скорость резания
и подачу, заточить резец и установить его несколько выше оси
заготовки и т. д.
Изделия «шар в шаре» привлекают к себе внимание
загадочностью изготовления. Особенно сложны шары с много-
гранниками, крестовинами, звездочками, шариками и другими
фигурками внутри. Выпасть из отверстий шара фигурки не могут,
так как их размеры больше диаметров отверстий. Невольно
возникает вопрос: как фигурки попали в шар? Оказывается,
каждая фигурка изготовлялась там, где она находится.
Изготовление изделий «шар в шаре» начнем с более простых
конструкций. Рассмотрим изделия, внутри которых находятся по
две детали. Прежде чем обрабатывать шар в шаре необходимо
рассчитать и вычертить на бумаге задуманные фигуры. Чтобы
облегчить эту работу, покажем форму и размеры поверхностей,
вытачиваемых при изготовлении тех или других фигур. Эскизы
будут относиться только к шарам диаметром 46,5 мм.
Ранее было рассмотрено изготовление правильных много-
гранников, когда один из них размещался в шаре. Можно
изготовить и по два многогранника в шаре, когда один из них
свободно перемещается в другом. Обычно делают додекаэдр
в додекаэдре или куб в кубе, а тетраэдр в тетраэдре, октаэдр
в октаэдре или икосаэдр в икосаэдре точить значительно труднее.
На рис. 76 показана схема на одной из шести позиций точения
двух кубиков в металлическом или деревянном шаре. Применяют
две пальцевые фрезы диаметром 12 и 16 мм и два резца
с отогнутыми головками. Удобнее сначала просверлить отверстие
большей фрезой на глубину 13 мм, а потом второй фрезой на
глубину 4 мм. Для контроля можно штангенциркулем проверить
размер 12 мм и суммарный 16 мм.
Рис. 76. Схема точения
двух кубиков
Точение граней кубов и боковых ко-
нусов отверстий можно начинать боль-
шим или меньшим резцом. Больший ре-
зец не войдет в отверстие диаметром
12 мм, а если и войдет, то не сможет
подрезать до конца грань меньшего
куба. Поэтому приходится применять
два резца.
После точения на первой позиции
на второй повторяют то же самое. Не-
обходимо обратить внимание на доста-
точность длин образовавшихся первых
ребер в получившихся просветах. Если
88
есть погрешности в расчетах, то щели могут не прорезаться. Если
заведомо взяли завышенные диаметры фрез, то выточенные кубы
могут и выпасть из шара. Точение выполняют при частоте
вращения шпинделя 800 ... 1000 об/мин и ручной подаче фрез
и резцов.
Зачищать шлифовальной шкуркой наружную поверхность
шара не рекомендуется. Дело в том, что для красоты поверхность
шара подвергают отделке резчиками по дереву (см. рис. 70).
При обтачивании шара может оказаться, что после последнего
кругового рабочего хода резца диаметр шара надо несколько
уменьшить, так как шар в этом случае не входит в отверстие
приспособления. Для уменьшения размера шара и удаления
следов резца лучше применять напильник, а не шкурку. Для
уменьшения диаметра шара можно прибегать и к такому приему:
слегка ослабить один зажимной винт резцедержателя и подтянуть
второй. При этом державка несколько наклонится и при
повторном круговом перемещении резца размер шара умень-
шится.
Крепление вытачиваемых фигур производят вышерассмотрен-
ными способами. Аналогичным образом изготовляют шары
с додекаэдром в додекаэдре.
До сих пор рассматривалось точение единичных многогранни-
ков с помощью шаровой технологии и точение двух многогранни-
ков внутри одного шара, когда один многогранник располагался
внутри другого. Технология усложняется, когда получают какой-
либо многогранник в шаре, а внутри многогранника свободно
перемещается фигура, не похожая на многогранник (например,
внутри куба не кубик, а крестовина).
Крестовина вытачивается пластинчатыми резцами. Задачу
можно упростить, если вместо этих нежестких резцов применить
трубчатое сверло с режущими выступами на торце.
На рис. 77, а показана схема точения крестовины. Пальцевой
фрезой диаметром 16 мм сверлится отверстие на глубину 13,5 мм
(от момента касания фрезы поверхности вращающегося шара).
Дно отверстия—это торец куба. Фрезой диаметром 8 мм дно
отверстия углубляют у центра на 1 мм. Так получают торец
крестовины. Таким образом, расстояния между торцами куба
будут больше расстояний между торцами крестовины на 2 мм.
Трубчатым сверлом диаметром 10 мм делается кольцевая
расточка на глубину 6 мм. Трубчатое сверло нагревается
в работе, и его необходимо периодически вынимать из отверстия
для удаления стружки. После работы с пальцевой фрезой резцом
удаляют участки, окрашенные черным цветом.
Работа повторяется на всех других позициях и в конце
получается шар с двумя фигурами — кубом и крестовиной. Это
изделие легче изготовлять из плотного дерева, чем из металла.
89
Рис. 77. Схемы точения крестовины н кубика внутри
шара (я) н звездочки и додекаэдра внутри шара (б)
Рассмотрим точение двух фигур в шаре — додекаэдра
и звездочки внутри. На рис. 77, б показан эскиз для выполнения
одной из 12 позиций изготовления изделия. Фрезой диаметром
16 мм выполняется сверление на глубину 8,5 мм (показание
штангенциркуля 8 мм). Дно отверстия является одной из граней
додекаэдра.
Затем поворачивают каретку суппорта вокруг вертикальной
оси на 28°. Резцом малой высоты (около 3 мм) с увеличенным
задним углом (до 34°) при ширине головки до 2;5 мм
растачивают конус (шип). Этот переход выполняют осторожно,
чтобы не поломать резец, совершая несколько рабочих ходов,
пока не будет достигнута глубина 6,5 мм. Резец рекомендуется
поставить немного выше линии центров. Уголки режущих кромок
следует закруглить. Глубина конуса 6,5 мм достигается
движением резца с отсчетом делений лимба суппорта.
Суппорт возвращают в исходное положение, и вторым резцом
с отогнутой головкой растачивается отверстие с подрезкой грани.
Так выполняется одна из позиций, все другие аналогичны.
В результате в полости шара получается додекаэдр, внутри
которого качается 12-конечная звезда.
В >ехнологии изготовления такого изделия можно применить
вариант, в котором последний 12-й шип звездочки не точится
и оставляется цельной (нетронутой) грань додекаэдра. Отде-
лившаяся от шара фигура будет представлять собой свое-
образный цветок с 11 выступами (шипами), стоящий на плоском
основании — грани додекаэдра. Такое изделие выглядит красиво,
когда в шаре высверливается несколько дополнительных
отверстий для обозрения внутренних фигур.
Рассмотрим изготовление изделий, у которых второй деталью
будет не просто звездочка, а додекаэдр с коническими шипами на
90
торцах. Точение шипов не потребует поворота суппорта на 28°
и применения непрочного резца. Шипы будут вытачиваться
стержневым инструментом, имеющим обратный конус, образо-
ванный с торца режущими кромками. Такой стержневой
инструмент можно получить заточкой двухперой пальцевой
фрезы.
На рис. 78 показаны схемы выполнения переходов обработки
на одной из 12 позиций. Сверлом или двухперой пальцевой
фрезой диаметром 10 мм сверлят отверстие в шаре на глубину
8 мм (от момента касания инструмента поверхности вращающего-
ся шара). Пальцевой фрезой диаметром 12 мм, имеющей
обратный конус между режущими кромками, отверстие углубля-
ется до 12,5 мм. Обычной пальцевой трехперой фрезой диаметром
16 мм с центровым отверстием с торца рассверливается отверстие
шара до тех пор, пока конус не войдет в центровое отверстие
фрезы.
Этот упор ограничивает осевое перемещение обычной фрезы.
Фреза не только увеличивает диаметр отверстия, но и подрезает
торцовыми зубьями плоскую часть торца меньшего додекаэдра.
Поверхность выступающего шипа трением об отверстие фрезы
может получить задиры. Фрезой диаметром 12 мм с обратным
режущим конусом зачищают поверхность шипа. Пальцевой
четырехперой фрезой диаметром 19 мм отверстие растачивают на
глубину 5,5 мм от торца. Осевые размеры отверстия
контролируют штангенциркулем.
Резцом с отогнутой головкой срезают материал со стороны
торца малого додекаэдра и подрезают задний торец большого
Рис. 78. Схема точения додекаэдра с коническими шипами на торцах:
/... VII — переходы
91
додекаэдра. Этим же резцом растачивают отверстие под конус
и подрезают передний торец большого додекаэдра. Ширина
цилиндрического пояска у края отверстия составляет 2 мм.
Мелкой шкуркой зачищают обточенные поверхности при
вращении шпинделя. Когда будут выполнены все 12 позиций, то
для красоты отверстия шара можно подвергнуть дополнительному
рассверливанию фрезой диаметром 21 мм.
Центровку шара в приспособлении следует производить
обратным центром или центром со срезанной вершиной. Чтобы не
испортить додекаэдры, находящиеся в шаре, их следует отжимать
ватой от рассверливаемого отверстия. После рассверливания
производят зачистку мелкой шкуркой. Зачистку наружной
поверхности шара от следов резца и полировку производят перед
этим дополнительным рассверливанием.
На рис. 79 слева вверху — гладкий шар, справа вверху —
размеченный шар с центровыми отверстиями, справа внизу— вид
изделия до выполнения 12-й позиции (до отрезки додекаэдров),
слева внизу— готовое изделие (из отверстия шара просвечивают
большой додекаэдр и малый с шипами на торцах).
Из трех фигур полученного изделия наибольшей красотой
отличается малый додекаэдр с шипами на торцах. Основанием
для шипов служат не грани додекаэдра, а кольцевые углубления,
оставшиеся после фрезы с обратным конусом. Грани додекаэдров
не имеют винтовых полос от резца. Их резец не касался, они
образованы торцовыми лезвиями фрезы и не имеют неровностей.
А что если попробовать удалить большой додекаэдр из шара?
Тогда останется один малый додекаэдр; он не настолько мал,
чтобы выпасть из отверстия шара. Это можно сделать с помощью
пилок и плоскогубцев: разрезается большой додекаэдр на части
и отдельными кусками извлекается из отверстий шара.
Получается интересное изделие, наводящее на размышление:
«как это можно было изгото-
вить?» Но и это изделие можно
усложнить. В шаре предвари-
тельно просверливают сквозное
отверстие диаметром 2,5 мм, и
это отверстие будет соединять
две вершины противоположных
шипов. Получается игральный
шарик, так как при встряхива-
нии три шипа всегда высовы-
ваются в одно из его отверстий.
В рассмотренном изделии
каждая грань додекаэдра с ши-
пами представляет собой пяти-
угольник. Можно ли изготовить
такое изделие, в котором одни
Рис. 79. Последовательность точения
двух додекаэдров
92
грани с шипами являются треугольниками, другие в том же изде-
лии четырехугольниками? Да, можно. На рис. 80, а видим че-
тырехугольные и треугольные грани со срезанными вершинами.
При больших размерах фигуры вершины треугольников не сре-
заются.
Есть еще одна загадка в деле изготовления изделий «шар
в шаре». Надо сделать в шаре додекаэдр и внутри додекаэдра
выточить круглый шарик. Все это из одного куска заготовки.
Причем одна из граней додекаэдра не будет иметь отверстия.
Выполняется эта работа по рассмотренной ранее технологии
изготовления додекаэдра в додекаэдре.
Вытачивание круглого шарика сопряжено с трудностями по
сравнению с вытачиванием более доступных в обработке
многогранников, тем более что в данном случае одно из
12 отверстий додекаэдра отсутствует. Грань без отверстия
закрывает, таким образом, доступ к шарику.
Вспомним, как точились шипы додекаэдра пальцевой фрезой.
Фреза имела обратный режущий конус, образованный режущими
кромками. В данном случае двухперая пальцевая фреза
затачивалась не на обратный режущий конус, а на сферу. По
сфере расположенные режущие кромки формировали шарик.
Дополнительно шарик обрабатывался при его вращении вокруг
оси просверленного сквозного отверстия.
Перейдем теперь к рассмотрению технологии изготовления
трех фигур внутри шара. Вокруг каждого отверстия расположено
по пять отверстий. Следовательно, имеем дело с изделием, внутри
которого выточены додекаэдры с пятью углами на гранях.
Изготовлять изделия «шар в шаре» при трех и более фигурах
внутри шара из дерева не следует, так как оно дает трещины на
стенках малых фигур.
На рис. 80, б показана схема обрабатываемых поверхностей
на одной из позиций с применением трех пальцевых фрез и резцов
Рис. 80. Додекаэдр с шипами внутри шара (а) и схема точения трех до-
декаэдров (б)
93
с отогнутой головкой. Сначала сверлят отверстие фрезой
диаметром 7,5 мм на глубину 16 5 мм (отсчет от момента касания
фрезе: поверхности вращающегося шара), затем фрезой 19 мм на
глубину 5 мм от торца и фрезой 13 мм на глубину 5 мм. Осевые
размеры проверяют штангенциркулем. Если возникнет необходи-
мость углубить тот или другой торец (грань), то это делается
дополнительно фрезой соответствующего диаметра.
После растачивают боковые углубления и подрезают торцы
резцами с отогнутыми головками. Дальнейшая обработка
аналогична изготовлению ранее рассмотренных додекаэдров.
Работа упрощается, если изготовить комбинированный инстру-
мент вместо трех пальцевых фрез. Такой инструмент затачивается
из обычного винтового (спирального) сверла диаметром
19 мм. Для облегчения работы комбинированного сверла можно
предварительно выбрать материал, просверлив отверстие двухпе-
рой пальцевой фрезой диаметром 10 мм на глубину 10 мм.
Красиво выглядит фторопластовый шар, в котором выточено
три куба, свободно расположенных один в другом. Вытачивание
кубов более сложная задача, нежели вытачивание додекаэдров,
так как число доступных для инструмента отверстий в шаре
в 2 раза меньше (шесть отверстий вместо двенадцати). Это
требует радиального перемещения резца на большую величину,
чем при точении додекаэдра.
На рис. 81, а показана схема, на которой сверление отверстий
выполняется одним комбинированным (многолезвийным) сверлом
за один рабочий ход. В отличие от схемы обработки додекаэдров
в схеме для кубов отверстие диаметром 19 мм углублено от
кромки шара не на 5, а на 9 мм. Таким образом, грань большего
по размерам куба отодвинули от поверхности шара дополни-
тельно на 4 мм. Сделано это для того, чтобы выточенный куб мог
быть отрезанным от шара. Это первое соображение, второе — то-
чение грани большего куба необходимо производить резцом со
значительно большей частью отогнутой рабочей головкой. Грань
малого куба вытачивают резцом 1, грань второго (среднего)
куба — резцом 2, грань большого куба — резцами 2 и 3.
Стружка мешает токарю видеть обрабатываемые поверхности.
Здесь крючки как обычное орудие для удаления стружки не
годятся. Стружка мелкая и легко удаляется струей воздуха. Для
выдувания стружки используют сжатый воздух. Шланг со
сжатым воздухом для удаления стружки применять не следует.
При работе сильный свет не применяют. Лампочку надо
наклонить так, чтобы свет направлялся в обрабатываемое
отверстие и не попадал в глаза. При изготовлении изделий из
фторопласта и капролона при быстром вращении шпинделя грани
фигур сливаются Приходится останавливать станок, подводить
осторожно резец к обрабатываемой поверхности (грани) и,
94
7
Рис. 81. Схемы точения трех
кубов (а) и трех додекаэдров
и звездочки внутри шара ди-
аметром 46,5 мм (б)
поставив лимб на нулевое деление, точить на ощупь — по
лимбовым делениям.
Точение изделий «шар в шаре» надо производить только
острыми резцами, особенно при обработке фторопласта,
капролона и дерева. Режется фторопласт легко, без усилий, но
образует нитевидные заусенцы. Фторопласт мягкий материал
и требует бережного отношения. Если толщина стенки шара мала,
то прн креплении он деформируется, чего нельзя допускать.
Поэтому после обработки четырех отверстий два смежных
обрабатывать нельзя. Полость шара надо заполнить парафином
или воском. При этом приобретается твердость, и можно точить
остальные два отверстия. По окончании обработки парафин
размягчают и удаляют.
На рис. 81, б показана схема изготовления четырех фигур
внутри шара После разметки шара образуется 12 отверстий.
Здесь используется комбинированное сверло, которое углубля-
ется на 16,5 мм. Штангенциркулем проверяют размер 14,5 мм
или 5 мм от кромки отверстия
В торце малого додекаэдра проглядывает конический шип
внутренней звездочки. Точение звездочки требует применения
резца с малым поперечным сечением, который работает после
поворота суппорта на угол 30°. Можно изготовлять изделия со
95
звездочкой из различных материалов, кроме дерева. Алюминие-
вые сплавы и бронза требуют большой осторожности в работе,
чтобы избежать поломки расточного резца. Менее хрупким
является резец из стали, чем из твердого сплава. Стальные резцы
в отличие от цельных твердосплавных являются упругодеформиру-
ЮЩИМИСЯ.
Неравномерность ручной подачи приводит к изменению
толщины срезаемого слоя (стружки), и при росте динамической
нагрузки резец прогибается. Установленный резец выше оси
вращения детали, опускаясь вниз, автоматически уменьшает
толщину среза, а следовательно, и силу резания. При такой
обработке стальной резец имеет предпочтение. Легко обрабатыва-
ются оргстекло, фторопласт, капролон и др. Вытачивание
звездочки при перемещении резца на глубину 3,5 мм представляет
собой дополнительный переход. Все другие переходы рабочих
позиций изготовляемого изделия рассмотрены ранее.
Если требуется изготовить «шар в шаре» с четырьмя
фигурами внутри шара диаметром не 46,5 мм, а, например, 54 мм,
тэ придется изменить и размеры отверстий на позициях
обработки. В этом случае рекомендуется следующая схема
обработки отверстий (рис. 82, а). Сверление отверстий при
отсутствии комбинированного сверла выполняют тремя двухперы-
ми пальцевыми фрезами. Сначала производят сверление
пальцевой фрезой диаметром 14 мм на глубину 15 мм (от начала
касания фрезы поверхности вращающейся заготовки), затем
фрезой 8 мм на глубину 5 мм и фрезой диаметром 20 мм на
глубину 7,8 мм.
Точение звездочки производится пластинчатым резцом типа
отрезного при расположении каретки суппорта под углом 30°.
Дальнейшая технология изготовления аналогична ранее рассмот-
Рис. 82. Схемы точения трех додекаэдров и звездочки внутри шара диа-
метром 54 мм (а) и четырех додекаэдров и звездочки (б)
96
ренным. Разметка шара диаметром 54 мм на 12 позиций
производится циркулем с разводом ножек на 28,35 мм.
Рассмотрим точение изделий «шар в шаре» с пятью деталями
внутри при диаметре шара 46,5 мм. На рис. 82, б показана схема
расположения обрабатываемых поверхностей на одной из
12 позиций. Применяют четыре пальцевые фрезы и резцы для
точения конуса звездочки и граней додекаэдров с подрезкой
поперечных углублений. Сначала производят сверление отверстия
пальцевой фрезой диаметром 12 мм на глубину 13 мм, затем
фрезой диаметром 7 мм на глубину 3 мм, фрезой диаметром 19 мм
на глубину 5 мм и фрезой диаметром 16 мм на глубину 3 мм.
Если изделие с пятью деталями внутри вытачивают из
металла, а не из капролона, фторопласта или другого непрочного
материала, то вместо пальцевой фрезы диаметром 19 мм следует
взять пальцевую фрезу диаметром 20 мм. При этом перемычки
между отверстиями шара уменьшатся.
На рис. 83, а показана схема изготовления изделия «шар
в шаре» с шестью фигурами внутри. Заготовка из алюминиевого
сплава АК8 диаметром 46,5 мм. Применяется пять пальцевых
фрез и резцы. Сначала производят сверление пальцевой фрезой
диаметром 10 мм на глубину 15 мм, затем фрезами диаметром
6 мм на глубину 3 мм, фрезой 20 мм на глубину 5 мм, фрезой
17 мм на глубину 2,5 мм и фрезой 14 мм на глубину 2,5 мм.
После сверления отверстий пальцевыми фрезами необходимо
проконтролировать каждый раз штангециркулем все осевые
размеры. Малейшие отклонения размеров следует устранять
досверливанием соответствующими пальцевыми фрезами.
Резец для точения конуса звездочки имеет большой вылет
и малое поперечное сечение и очень непрочен. С ним надо
работать осторожно. Ручная подача должна совершаться плавно,
без большого усилия. Если чувствуется по звуку и усилию подачи
притупление резца, то надо прекратить работу и заменить резец.
Звездочку (деталь в центре шара) можно не точить и вместо
нее предусмотреть шестой додекаэдр в центре шара, просверлив
для этой цели дополнительно отверстие пальцевой фрезой
диаметром 3,5 мм на глубину 3 мм.
Точение торцов также требует большого внимания. Резцы
с отогнутой головкой должны обеспечить осевые малые размеры
2.5 мм без излишнего поперечного углубления. Иначе будут
срезаны стенки вытачиваемых додекаэдров.
Стенки шара и вытачиваемых додекаэдров настолько тонки,
что при прикосновении пальцами с малым усилием они упруго
деформируются, особенно если материал капролон или фто-
ропласт. При изготовлении таких изделий приходится прибегать
к заполнению полости парафином по окончании работы на
каждой позиции. Таким образом достигается повышение
4 Зак. 2519
97
Рис. 83. Схема точения пяти доде-
каэдров и звездочки внутри шара диа-
метром 46,5 мм (а) и куба внутри
алюминиевого цилиндроида (б)
б)
жесткости обрабатываемых изделий и исключается деформация
стенок при действии инструментов и зажимов. После окончатель-
ной обработки парафин удаляют и смывают горячей водой.
При встряхивании додекаэдры перепутываются, грани их
перекрываются и как бы пропадают. Грани додекаэдров
напоминают клубок спутанных ниток, всунутых в полость шара.
Поэтому точение изделий «шар в шаре» диаметром 46,5 мм
с большим числом внутренних фигур (более 5) шт. не следует
рекомендовать.
До сих пор рассматривалось изготовление изделий .«шар
в шаре» и имелось в виду, что различные фигуры заключены
98
в оболочке шара. Попробуем перейти от шара к другим
наружным формам — цилиндроиду, к простому цилиндру и
т. д. Цилиндроид представляет собой фигуру, полученную
точением тела на трех взаимно перпендикулярных осях до
одинакового диаметра.
На рис. 83, б показана фотография алюминиевого цилиндрои-
да с выточенным кубом внутри. Из цилиндрической заготовки
протачивается цилиндр до диаметра 28 мм. Точить следует «по
месту»— по отверстию переходной втулки, вставляемой в приспо-
собление. Втулка должна надеваться на цилиндр без зазора.
Рассмотренное ранее приспособление (см. рис 72) пригодно для
разных по форме и размерам заготовок, если прибегать
к переходным втулкам. Эти втулки имеют наружный диаметр,
равный диаметру отверстия приспособления, а внутренний
диаметр соответствует размеру заготовки.
На расстоянии 15 мм от торца цилиндра наносится проходным
резцом едва заметная круговая риска. Можно вместо этой
круговой риски нанести четыре риски длиной по 4—6 мм,
отстоящие на равном расстоянии друг от друга. Цилиндр длиной
30 мм отрезается отрезным резцом. Строго говоря, длина
цилиндра должна быть 28 мм. По одному миллиметру от середи-
ны дается на припуск, снимаемый при точении цилиндра по другим
осям.
Циркулем на средней окружности цилиндра или на коротких
рисках наносят четыре точки, удаленные друг от друга на
расстояние 19,85 мм. Полученные точки кернятся. Простым или
комбинированным сверлом диаметром 2 мм сверлят четыре
отверстия глубиной 5 мм. Два смежных из них рассверлив'ают до
диаметра 4 мм под оправку. На фотографии сверху слева видим
цилиндр с рассверленными отверстиями.
На оправке с надежным поджатием вращающимся центром
производится обтачивание цилиндра на двух взаимно перпенди-
кулярных осях до диаметра 28 мм. На фотографии вверху справа
виден цилиндр после второго обтачивания, а справа внизу —
после третьего. Получается фигура, поверхность которой имеет
12 изогнутых квадратов с соприкасающимися вершинами
Каждая вершина является общей для трех квадратов. Автор
назвал эту фигуру цилиндроидом.
Точение на оправке производили за несколько рабочих ходов
при t=2 ... 3 мм, 5=0,1 мм/об и п=800 об/мин острым резцом
с главным углом в плане 90°. Последний рабочий ход выполняют
с 5=0,05 мм/об. Поверхность получается гладкой, не требующей
зачистки, и без заусенцев на ребрах. В полученном цилиндроиде
вытачивается куб.
На рис. 84, а показаны обрабатываемые поверхности на одной
из шести рабочих позиций. Сначала двухперой фрезой диаметром
4*
99
Рнс. 84. Схема точения куба внутри цилиндро-
ида (a) h винтик с шайбочкой для крепления
вытачиваемых фигур внутри шара (б)
S)
12 мм сверлят отверстие
на глубину 7 мм — ве-
личину рабочего пере-
мещения пиноли.К тор-
цу отверстия подводят
резец, устанавливают
лимб суппорта на нуле-
вое деление и при
ручной подаче обтачи-
вают конус и подреза-
ют торец.
Точить конус следу-
ет за несколько рабо-
чих ходов, перемещая
резец сначала- после по-
перечного врезания в
сторону задней бабки
на 3 мм по лимбу, а за-
тем, продолжая для
каждого последующего рабочего хода поперечное врезание, пере-
мещают резец в сторону задней бабки на меньшую величину. Пос-
ле расточки конуса резец от крайнего его положения направляют
на подрезку торца куба. При этом резец подают в сторону
шпинделя на глубину резания, повернув ручку с лимбом на одно-
два деления. После расточки отверстия удаляется стружка
и поверхности зачищаются мелкой шкуркой.
Так же обрабатывают остальные пять отверстий. Перед
обработкой последнего, шестого отверстия, внутренний куб
закрепляют пятью распорками, состоящими из винтиков и шай-
бочек (рис. 84, б), или размягченным воском.
На средней фигуре нижнего ряда фотографии (см. рис. 83, б)
виден торец отверстия — грань вытачиваемого куба, а внизу
слева — готовый цилиндроид с кубом внутри.
Описанным технологическим процессом можно изготовить
кубики и при меньших размерах цилиндроида (до диаметра
24 мм) теми же инструментами, с теми же величинами рабочих
перемещений. В цилиндроиде же диаметром 28 мм и более можно
выточить два куба или кубик со звездочкой и кубик с крестовиной
внутри.
На рис. 85 показано расположение обрабатываемых поверхно-
стей с размерами и требуемые инструменты для изготовления
двух кубиков (рис. 85, а) и кубика со звездой (рис. 85, б) внутри
цилиндроида диаметром 28 мм.
При изготовлении обоих изделий используют пальцевую фрезу
диаметром 12 мм, а при обработке второго кубика в кубике —
пальцевую фрезу диаметром 8 мм. Пальцевая фреза 12 мм после
касания поверхности заготовки подается на 7 мм при осевом
рабочем перемещении пиноли. Затем отверстие досверливают
100
Рис. 85. Схемы точения внутри цилиндроида двух кубиков (а), кубика со
звездочкой (б) и крестовины н кубика внутри цилиндроида (в)
пальцевой фрезой диаметром 8 мм на глубину 3,5 мм. При
точении звездочек применяют расточной резец, работающий после
поворота суппорта вокруг вертикальной оси на 30°. Дальнейший
ход обработки рассмотрен ранее.
Рассмотрим изготовление цилиндроида диаметром 32 мм
с кубом и крестовиной внутри него. На рис. 85, в показана схема
расположения обрабатываемых поверхностей с необходимыми
размерами на одной из шести рабочих позиций.
Разметка четырех отверстий цилиндра производится циркулем
с расстоянием между ножками 22,6 мм. В качестве инструмента
используют две пальцевые фрезы диаметрами 8 и 14 мм,
трубчатое сверло диаметром 10 мм и резцы.
Пальцевая фреза диаметром 14 мм углубляется на 8 мм,
фреза диаметром 8 мм—на 0,5 мм и трубчатое сверло — на
3,7 мм. Трубчатое сверло легко работает при изготовлении
изделий из дерева, оргстекла, винипласта, фторопласта и др Поэ-
тому, когда нужно получить внутри изделий крестовину, лучше
металл в качестве заготовки не брать.
Технология обработки изделий из цилиндроидов аналогична
с изготовлением изделий из шара. Если взять не цилиндроид,
а обыкновенный цилиндр, то можно ли в цилиндре выточить
кубики, крестовины и т. д.? Можно. И даже не потребуется для
этого особого приспособления для крепления заготовки.
Обработку можно производить в том же приспособлении,
в котором изготовлялись изделия из шара и цилиндроида. Для
этого обтачивают цилиндр длиной 33,6 мм и диаметром 32 мм.
Размечают его, как и при изготовлении цилиндроидов, на
четыре отверстия по окружности. Два других отверстия
расположены по центру торцов. Полученный цилиндр вставляют
в отверстие приспособления диаметром 46,5 мм и ориентируют его
101
в приспособлении по оси шпинделя центром задней бабки,
зажимают накидной гайкой и выполняют одну операцию за
другой. При выполнении обработки со стороны торцов цилиндр
устанавливают в переходной втулке с диаметром отверстия
32 мм. Надо иметь в виду, что торцы удалены от центра
изготовляемого куба по сравнению с расстоянием центра от
цилиндрической поверхности на 1 мм. Следовательно, на эту
величину должны быть увеличены рабочие перемещения
пальцевых фрез.
На рис. 86, а показаны эскизы с размерами для изготовления
двух кубиков внутри бронзового цилиндра диаметром 32 мм
и длиной 33,6 мм. Изготовление кубиков производят пальцевыми
Рнс. 86. Схема точения двух кубиков внутри цилиндра (а) и цилиндр с
крестовиной внутри и узором на цилиндрической поверхности, образованным
внброточением (б)
102
фрезами диаметром 8 и 14 мм и двумя резцами с отогнутыми
головками. Сначала выполняют сверление отверстия пальцевой
фрезой диаметром 8 мм, а затем пальцевой фрезой 14 мм. Малым
резцом протачивают конус у торца малого куба, а резцом
с большей отогнутой головкой — конус у торца большего куба.
Обрабатываются четыре отверстия, расположенные по окружно-
сти цилиндра, а затем торцовые, как показано выше.
Цилиндрические изделия красивы, когда на их поверхности
имеется какой-либо узор. На рис. 86, б показана фотография
цилиндрического изделия с крестовиной внутри. Узор на
цилиндрической поверхности образован виброточением колеблю-
щимся резцом при большой продольной подаче и малой частоте
вращения шпинделя. Изменяя соотношение частоты вращения
шпинделя, амплитуды и частоты колебаний инструмента, а также
величины подачи, можно получать разнообразные узоры.
В качестве инструмента может служить резец или алмазный
наконечник. Узор в виде изгибающейся канавки на детали делают
до точения внутренних деталей. Детали, обработанные вибро-
выглаживанием, меньше изнашиваются.
Для вибрационной обработки надо иметь приспособление,
устанавливаемое в резцедержателе токарного станка. На рис.
87-показано такое приспособление, разработанное автором. Его
особенностью является то, что вибрирующий элемент —
эксцентрик — установлен своими цапфами на двух опорах
шарикоподшипников и приводится во вращение электродвигате-
лем через резиновую муфту. В распространенных же приспособле-
ниях для такой обработки эксцентрик монтируется на оси валика
электродвигателя, что приводит к нарушению нормального режима
работы последнего.
Заготовка 1 обрабатывается выглаживателем 2, уста-
новленным в отверстии головки 3. Усилие выглаживания
регулируется натяжением градуированной пружины 4 при
вращении винта 5. В бронзовых опорах 6 и 7 гильзы
8 перемещается в осевом направлении пиноль 9. С помощью
шарнира 10, бронзового переходника 11, тяги 12 и втулки
13 пиноль связана с эксцентриком 14. Монтаж эксцентрика на
шарикоподшипниках осуществлен в разъемном литом корпусе,
состоящем из двух половин. Резиновая муфта 15 передает
крутящий момент от электродвигателя на эксцентрик. В резце-
держателе установлен переходник в виде кольца 16, приваренного
к державке 17.
Приспособление можно использовать для обработки не только
наружных, но и внутренних поверхностей. При вибрационном
выглаживании отверстий в пиноль ввертывается вместо головки
3 стержень с выглаживателем.
На токарном станке вытачивают различные изделия, не
обязательно круглые. Например, можно выточить кубики без
103
Рнс. 87. Приспособление для виброточення н внбровыглажнвания
особых приспособлений в обыкновенном трехкулачковом патроне
из цилиндрических заготовок. Сначала точится цилиндр длиной
на 5—7 мм больше ребра куба. Цилиндр базовым торцом
упирают на один из кулачков и двумя другими кулачками
зажимают. Поперечной подачей резца протачивают одну грань.
Затем, последовательно поворачивая цилиндр на 90° вокруг оси,
протачивают остальные три грани. Угол поворота обеспечивается
самими кулачками патрона.
При вытачивании кубиков рекомендуется изготовить из
деревянной заготовки упор с коническим хвостовиком, вставляе-
мым в конус шпинделя. Цилиндрический конец упора должен
выступать от плоскости торца патрона на 5—10 мм. Диаметр
упора на конце несколько меньше граней куба, иначе кулачки
зажмут упор, а не куб.
104
При точении куба цилиндр каждый раз плотно прижимают не
только к кулачку, но и к упору. По окончании точения граней
базовый торец цилиндра подводят к упору и зажимают
кулачками. Отрезным резцом, удаленным от торца упора на
величину грани куба, производят отрезку. Куб готов, остается
зачистить поверхности на гранях плоским напильником и обеспе-
чить равенство расстояний между противоположными гранями.
Полученный куб так же, как и шар, цилиндроид или цилиндр,
может служить заготовкой и быть подвергнут дальнейшей
обработке. Для этого не потребуется особого приспособления.
Куб можно устанавливать через переходные втулки в рассмотрен-
ном ранее приспособлении. При зажиме рекомендуется поместить
резину между кубом и кольцом, упирающимся в торец накидной
гайки.
Рассмотрим обработку куба 31X31 мм с двумя кубиками
внутри из пластмассы или оргстекла. Берется заготовка —
цилиндр диаметром 45 мм и длиной 50 мм. Обтачивается куб
в трехкулачковом патроне. В приспособлении с переходной
втулкой под размер куба производится точение кубиков,
расположенных внутри.
На рис. 88 показаны поверхности с размерами на одной из
рабочих позиций. Сначала сверлят отверстие пальцевой фрезой
диаметром 10 мм на глубину 10 мм, затем пальцевой фрезой
диаметром 18 мм на глубину 6 мм. Осевые размеры проверяют
штангенциркулем. Внутренним отрезным резцом (резцом с ото-
гнутой под 90° головкой) с шириной лезвия 2,5 мм поперечной
подачей протачивают от торца большого отверстия кольцевую
канавку с углублением резца на 4,5 мм. Вторым резцом
растачивают конус от торца малого отверстия.
После обработки трех близко расположенных отверстий
должны просматриваться углы между гранями внутренних кубов.
Рнс. 88. Схема точения двух кубиков внутри куба
105
Прежде чем обрабатывать остальные три отверстия, следует
обработанные отверстия плотно заполнить размягченным воском.
Кубик с воском охлаждают. После обработки четвертого и пятого
отверстий эти отверстия также заполняют воском. По окончании
обработки воск удаляют, и изделие из трех кубиков готово.
Остается мелкой шкуркой и пастой ГОИ придать блеск граням,
особенно тогда, когда изделие изготовляется из прозрачного
оргстекла.
ЗАГАДОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Мы рассмотрели вытачивание многофигурных изделий из
одного куска материала. Можно ли себе представить, что
фигурки, находящиеся внутри шара, сделаны из другого
материала, чем сам шар? Представить это можно, но как
осуществить? Изготовление таких изделий является загадкой. Тут
надо сказать о том, что в наших рассуждениях не допускались
варианты, связанные со сваркой, пайкой, клейкой. Никаких
соединяемых частей для любой фигуры. Каждая, отдельно взятая
часть изделия, любая фигурка являются цельными.
Оказывается, можно изготовить такие изделия. Начнем
с самого простого. Изготовим деревянный шар с двумя
металлическими кубиками внутри.
Для этого шар диаметром 46,5 мм размечают на шесть
равноудаленных друг от друга центровых отверстий. Этими
отверстиями шар устанавливается в приспособлении, и пальцевой
фрезой диаметром 19 мм сверлят все шесть отверстий на глубину
25 мм. Сверление каждого следующего отверстия производят
после поворота заготовки на 180°. После этого получают в шаре
три сквозных взаимно перпендикулярных отверстия.
Казалось бы, сверление можно было выполнить сразу
насквозь, но этого не допускает малая прочность шара. Фасонным
резцом с отогнутой головкой производят растачивание полости
шара. Потом вытачивают деревянные пробки, ставят их в пять
отверстий шара на глубину 5 мм. Через шестое отверстие
заливают олово, баббит или другой металл, а затем пробки
вытаскивают
Обработку кубиков производят по схеме,
приведенной на рис. 89. Центрирование ша-
ра в приспособлении осуществляют с по-
мощью центра со срезанной вершиной.
Применяют две пальцевые фрезы диаметром
Рнс. 89. Схема точения двух металлических ку-
биков внутри деревянного шара
106
8 и 19 мм и резцы с отогнутой головкой. Сначала сверлят малой
фрезой на глубину 19 мм, а потом фрезой 19 мм на глубину
12,5 мм. Затем выполняют точение боковых конусов и подреза-
ние торцов. Такую обработку осуществляют на четырех пози-
циях. Обработанные отверстия заполняют воском или парафи-
ном. После этого выполняют две оставшиеся операции. Закрепле-
ние воском рекомендуется делать после обработки каждого от-
верстия. Лучше заполнять мягким воском, чем жидким. По окон-
чании обработки воск удаляют, и изделие готово.
Интересным является деревянный шар, внутри которого
свободно перемещается металлический куб, а в полости куба
расположен стальной шарик шарикоподшипника. Диаметр
деревянного шара 46,5 мм, а металлического 12 мм.
Сначала многое надо продумать, так как изделие состоит из
трех фигур, каждая из которых выполнена из другого материала.
Если залить полость шара металлом, то как закрепить в его
центре стальной шарик? Последний может всплыть в жидком
металле более тяжелого веса, если его не закрепить. А как
осуществить крепление этого стального шарика? Если же
стальной шарик залить металлом вплотную к его поверхности, то
как расточить сферу вокруг него? Какой инструмент применить?
Да и как можно сверлить пальцевыми фрезами с большим
крутящим моментом куб из металла, связь которого с деревом
невелика? Залитый металл может провернуться при сверлении,
а закрепить его невозможно.
Работу выполняют по следующей технологии. На деревянном
шаре размечают шесть отверстий, удаленных друг от друга на
равное расстояние. Сверлят насквозь два взаимно перпендику-
лярных отверстия диаметром 12 мм. Таким образом, получают
четыре отверстия в шаре, расположенные на перпендикулярных
осях одной плоскости. Сверлят пятое отверстие диаметром
16 мм. Растачивают полость со стороны пяти отверстий,
увеличивая при этом диаметры входных отверстий с 12 до
16 мм. На шестой позиции отверстие не сверлилось и остался
стержень, при установке на торец которого стального шарика
последний займет центральное положение. Эту опору чуть-чуть
надсверливают, чтобы шарик не скатился. Итак, шарик
установлен по центру, остается его закрепить в. этом положении,
чтобы он не всплыл при заливке более тяжелого металла.
Перед заливкой металла отверстия закрывают пробками,
показанными на рис. 90, а. Пробку диаметром 16 мм точат по
отверстиям деревянного шарика. Пробка должна входить
в отверстие шара плотно. Торцами четырех пробок зажимают
металлический шарик, установленный по центру на опоре. Для
надежности зажима шарика головки пробок охватывают
резиновым сжимающим кольцом.
107
Рис. 90. Пробка-заглушка, применяемая при заливке металла в деревян-
ные шарики (а) и резиновое кольцо-опора для шара (б)
При заливке металлом, как и при сверлении центровых
отверстий, деревянный шар 1 устанавливают в резиновое кольцо
2 (рис. 90, б). Струя металла при заливке не должна
прерываться. Если при заливке не хватит металла и Вы будете
доливать его после, то обязательно возникнут трещина на
поверхности раздела и неисправимый брак.
Обработку начинают с шестой, необработанной стороны.
Сверлят пальцевой фрезой диаметром 10 мм отверстие до шарика
(рис. 91, а), затем пальцевой фрезой 16 мм на глубину
12 мм. Вокруг шарика растачивают сферу и вторым резцом
с отогнутой головкой растачивают конус и подрезают торец
(грань куба).
Так производят обработку отверстий на всех шести позициях.
После обработки на каждой позиции в полученное отверстие
забивают мягкий воск, охлаждают шар для его затвердения
и производят дальнейшую обработку. Воск размягчают подогре-
вом, а затем удаляют. Изделие готово.
Полость, в которой расположен шар, можно зачистить путем
многократного протягивания шлифовальной шкурки. Для лучше-
го обозрения фигур входные отверстия шара рассверливают до
диаметра 20 мм.
Красиво выглядит черный эбонитовый цилиндроид с розовым
пластмассовым кубом и металлическим шариком внутри.
Изготовление такого изделия упрощается тем, что вместо
заливаемого металла применяют самотвердеющую пластмассу,
используемую в зубопротезной практике.
Металлический шарик можно замуровать в восковой шарик,
удалив который после обработки, получают сферическую полость
в затвердевшей пластмассе. Металл расплавил бы воск,
а температура пластмассы не велика.
Цилиндроид имеет диаметр 32 мм, а металлический шарик —
8 мм. На рис. 91, б показаны размеры на одной из рабочих
позиций. Применяют две пальцевые фрезы диаметром 6 и
14 мм. Сначала сверлят отверстие малой пальцевой фрезой то
108
Рис. 91. Схемы точения в деревянном шаре металлического куба с шариком
внутри (а) и в эбонитовом цилиндроиде пластмассового куба со стальным
шариком внутри (б)
шарика, затем большой фрезой на глубину 7,5 мм. Для точения
используют один резец, которым растачивают конус и подрезают
торец. Полость для стального шарика не растачивают, так как
она образуется сама после удаления воска. Каждое отверстие пос-
ле обработки заполняют воском для крепления вытачиваемого
куба. После выполнения всех шести операций воск удаляют, и
изделие готово. Остается отполировать поверхность цилиндроида
до блеска.
Рассмотрев изготовление изделий с шариками внутри,
нетрудно догадаться, как изготовлен алюминиевый цилиндроид
диаметром 28 мм с алюминиевым кубом внутри, в сферической
полости которого находится стальной шарик диаметром
8 мм. Диаметр отверстий в гранях куба 6 мм.
Встречаются изделия-головоломки со многими отверстиями
и шариком внутри. Головоломка заключается в том, чтобы найти
отверстие, через которое может выпасть шарик. В изделиях-
загадках автора нет таких отверстий, через которые может
выпасть шарик. Для этого надо продумать до конца технологию
изготовления изделий. Эта задача решена в рассмотренных
примерах. А технология изготовления алюминиевого цилиндроида
с кубом и шариком внутри пусть будет секретом, который надо
разгадать читателю. Для облегчения раскрытия такого секрета
сначала надо подумать, как осуществить изготовление шара
диаметром 35 мм без малейших отверстий, внутри которого
свободно находится стальной шарик диаметром 15 мм.
Ранее был рассмотрен ряд изделий с кубом и крестовиной
внутри. Подумаем, нельзя ли изготовить такое изделие, чтобы
крестовина была из другого материала, чем шар и чем куб,
внутри которого она находится.
В этом случае берут деревянный шар диаметром 46,5 мм. Раз-
мечают его на шесть равноудаленных друг от друга точек,
109
центруют в приспособлении, сверлят три взаимно перпендику-
лярных отверстия диаметром 7,5 мм на глубину 33,5 мм. В два
отверстия плотно по месту вставляют пробки диаметром 7,5 мм
и длиной до буртика 13 мм. В пробках предусмотрены сквозные
отверстия малого диаметра (примерно 1,5 мм) для выхода
воздуха. Через открытое отверстие самотвердеющей пластмассой
заполняют плотно просверленные каналы. После затвердения
пластмассы пробки вынимают и выполняют точение. От пробок
остаются отверстия глубиной 13 мм.
На рис. 92, а показаны размеры на одной из рабочих позиций.
Сверлят отверстие пальцевой фрезой диаметром 16 мм на глубину
13,5 мм. Показание штангенциркуля при контроле равно
12,5 мм. Пальцевой фрезой диаметром 8 мм сверлят отерстие на
глубину 0,6 мм. Этими двумя фрезами начинают сверление. Затем
станок останавливают, удаляют стружку, осторожно подводят
к торцу трубчатое сверло, ставят лимб на нулевое деление
и включают станок.
Затем сверлят отверстия на глубину 6,5 мм с периодическим
выводом трубчатого сверла из отверстия. Растачивают внутрен-
ний конус и подрезают торец (грань куба) резцом с отогнутой
головкой.
Так ведется обработка на всех шести позициях. После
выполнения первых позиций обработанные отверстия заполняют
воском. По окончании обработки воск удаляют. Технология
получается несложной, и крестовина розового цвета находится
внутри куба.
Рассмотрим изготовление фторопластового цилиндроида
диаметром 32 мм с кубом и металлической крестовиной внутри.
Сначала сверлят три взаимно перпендикулярных отверстия
Рис. 92. Схема точения в деревянном шаре куба и пластмассовой кресто-
вины (а) и во фторопластовом цилиндроиде куба с металлической кресто-
виной внутри (б)
НО
диаметром 7,1 мм на глубину 25 мм. В два из них ставят, пробки
и заливают металл. Затем сверлят отверстие (рис. 92, б)
пальцевой фрезой диаметром 14 мм на глубину 8 мм. По
штангенциркулю размер равен 7,5 мм. Пальцевой фрезой
диаметром 8 мм углубляют его на 0,5 мм. Трубчатым сверлом
выполняют сверление на глубину 4 мм, а резцом с отогнутой
головкой производят точение.
После выполнения двух первых операций все обработанные
отверстия заполняют воском. По окончании обработки воск
удаляют, и получается изделие с металлической крестовиной
внутри.
Такое же изделие можно изготовить из дерева. Но деревянный
кубик малого размера с металлической крестовиной внутри
непрочен. В этом случае кубик можно сломать отверткой, а его
кусочки удалить из отверстий и получится деревянный
цилиндроид, внутри которого одна металлическая крестовина.
Попробуем изготовить в деревянном шаре диаметром 46,5 мм
металлическую крестовину (рис. 93). Сначала подготавливают
отверстия под заливку металла. Сверлят три взаимно перпендику-
лярных пересекающихся отверстия в шаре диаметром 5,5 мм на
глубину 40 мм. Стенки отверстий зачищают. Затем в два
отверстия вставляют пробки на глубину 6 мм.
В третье открытое отверстие заливают непрерывной струей
металл, который заполняет весь объем. Пробки вынимают,
и металлическая крестовина готова. Но она размещена
в деревянном шаре и не видна. Надо расточить отверстия вокруг
стержней крестовины. Крестовина должна свободно качаться
в расточенных отверстиях шара. Сделать это расточным резцом
трудно, поэтому используют пальцевую фрезу с глубоким
отверстием в центре и режущими кромками на торце.
С помощью центра задней бабки устанавливают шар
в приспособлении. Сверлят отверстие двухперой пальцевой фре-
зой диаметром 8 мм и подрезают торец крестовины Пальцевой
фрезой диаметром 18 мм с глубоким осевым отверстием диамет-
ром 6 мм производят рассверливание на глубину 18 мм. Эту глуби-
ну сверления контролируют штангенциркулем.
Рис. 93. Металлическая крестовина
05,5
III
Режущие кромки, расположенные на торце фрезы, не доходят
на 0,5 мм до стержня крестовины. Сначала сверлят два смежных
отверстия, затем третье, расположенное в перпендикулярной
плоскости. После сверления каждого отверстия они заполняются
воском для крепления крестовины.
По окончании обработки шести отверстий воск удаляют.
Ножом типа острой отвертки удаляют оставшиеся недо-
сверленные перемычки. Получается шар со свободно перемещаю-
щейся внутри металлической крестовиной. Если не заливать
металлом отверстия и не сверлить их, то после обработки
получается шар с деревянной крестовиной.
К числу загадочных относятся также изделия, внутри которых
находятся фигуры со сферической поверхностью — шары.
Такими изделиями являются китайские шары из слоновой кости.
Токари-умельцы изготовляют чаще всего в шаре граненые фигуры
и называют их изделиями «шар в шаре» А вот как выточить
внутри шара шар, и даже внутри второго шара еще шар и т. д.?
На токарном станке можно вытачивать и такие хитроумные
изделия.
Рассмотрим точение одного шара внутри деревянного шара-
заготовки, диаметр которого 46,5 мм. Работу выполняют
следующим образом.
Изготавливают шар-заготовку, как и при обработке внутрен-
него додекаэдра. Шар-заготовку устанавливают в приспособле-
нии с помощью центра задней бабки и зажимают накидной
гайкой. Сверлят отверстие пальцевой фрезой диаметром 16 мм на
глубину 11 мм от начала касания фрезы поверхности
вращающегося шара. Штангенциркулем проверяют глубину
отверстия, которая равна 10 мм. Резцом, установленным
в поворотном приспособлении, обтачивают внутреннюю сферу
и шарик.
Рнс. 94. Поворотное приспособление
для точения шаров
На рис. 94 показано пово-
ротное приспособление, основ-
ными деталями которого явля-
ются: планка-державка 1, плас-
тина 2, болт 3, резцедержа-
тель 6 и рукоятка 7. Болт
изготовляют точно, чтобы он
 входил в отверстия планки-
I державки и пластины без за-
зора.
Планка-державка закрепля-
ет приспособление в левой гра-
ни резцедержателя и имеет из-
гиб, сделанный для того, чтобы
головка болта могла разме-
на
щаться под корпусом станочного приспособления, в котором зак-
реплен обрабатываемый шар.
В центральное отверстие болта вставляется съемный центр
4. Резец 5 устанавливают с помощью съемного центра. Установку
резца по высоте производят с помощью подкладок под планку-
державку. Резец можно изготовить путем заточки фрезы или
сверла диаметром, равным диаметру отверстия резцедержателя.
У этого инструмента вышлифовывается одна сторона, а у торца
оставляется как бы отогнутая головка с лезвием, шириной
3,5... 1,5 мм. Для резца с большей отогнутой головкой берется
инструмент-заготовка большего размера, чем отверстие резце-
держателя, и обтачивается твердосплавным резцогл до диаметра
отверстия резцедержателя.
При настройке приспособления необходимо совместить ось 00
приспособления с осью шпинделя в вертикальной плоскости. Это
достигается подводом острия съемного центра к вершине конуса
задней бабки. После этого необходимо добиться, чтобы ось 00
приспособления прошла через центр обрабатываемого шара. Для
этого подводят съемный центр лыской к поверхности обрабатыва-
емого шара и устанавливают лимб продольного перемещения на
нулевое деление, центр вытаскивают из болта и перемещают
суппорт в направлении к передней бабке по лимбу продольной
подачи на величину радиуса шара-заготовки.
Так обеспечивается настройка поворотного приспособления.
При выполнении всех 12 позиций приходится неоднократно
отводить суппорт то вправо, то влево до центра вращения
обрабатываемого шара. Упором может служить стержень,
упирающийся одним концом в корпус передней бабки,
а вторым — в суппорт. С помощью упора достигается быстрая
и точная установка суппорта по центру обрабатываемого шара.
Суппорт после настройки приспособления отводят и снова
подводят в продольном направлении к упору. Когда суппорт
подводится к упору, резец входит в отверстие до касания торца
просверленного пальцевой фрезой отверстия. Включается враще-
ние шпинделя в левую сторону и медленным плавным поворотом
пластины 2 влево вокруг оси 00 на небольшой угол производится
точение части поверхности шара. Поворот осуществляют
рукояткой 7. Чтобы при точении шара резцедержатель не
провернулся вокруг своей оси, его завинчивают по левой резьбе.
Для создания жесткости поворотная планка имеет внизу болт,
упирающийся головкой в суппорт. Плавности поворота пластины
и резца способствуют две бронзовые шайбы и находящаяся между
ними резиновая шайба. Усилие поворота пластины регулируют
гайкой и контргайкой болта.
С помощью такого приспособления работа по упору
выполняется легко и быстро. Отпадает надобность в использова-
113
нии лимбов суппорта. Оказывается, обтачивание шара даже
проще, чем какого-либо многогранника.
Вытачивание нескольких шариков внутри шара производят
в следующем порядке. В шаре-заготовке сверлят и растачивают
на конус 10 отверстий, оставляя два соосных отверстия
необработанными. Диаметр входного отверстия конуса около
19 мм. Можно вместо конуса просверлить ступенчатое отверстие
пальцевыми фрезами разных диаметров или одним комбиниро-
ванным сверлом. Числом ступеней отверстия определяется число
изготовляемых шариков.
После этого устанавливают поворотное приспособление
в резцедержатель. Суппорт подводится к упору, а резец к торцу
меньшего отверстия и закрепляют. Включается вращение
шпинделя в левую сторону, пластина поворачивается рукояткой
и осуществляется точение сферы. Поворот пластины продолжа-
ется до касания державки резца края обрабатываемого
отверстия, чем ограничивается угол поворота резца. Резец
обратным поворотом пластины возвращается в исходное
положение, а станок выключают. Суппорт отводят от упора, резец
подается в сторону назад. Заготовку освобождают и центром
задней бабки фиксируют для выполнения обработки на
следующей позиции. Резец поворачивают в обратном направле-
нии к оси шпинделя, суппорт подводят к упору и цикл обработки
повторяют.
После точения шарика малого диаметра таким же образом
обрабатывается и шарик большего диаметра. Перед обработкой
второго шарика, большего по размеру, резец высвобождается
винтом, суппорт подводится к упору, а резец подводится
к следующему торцу до касания и зажимается винтом
резцедержателя. В некоторых случаях приходится применять не
один, а два или даже три резца разных размеров. После
выполнения 10 позиций заполняют отверстия воском и производят
обработку остальных двух отверстий.
Шарики можно точить и не в шаре, а в заготовках другой
формы, например: шар внутри куба, цилиндроида и т. д. Рассмот-
рим точение из дерева куба, а внутри этого куба шара, а в шаре
снова куба. Как выточить начальный куб, используемый
в дальнейшем в качестве заготовки, рассмотрено выше. Сначала
вытачивают наружный куб. Пусть расстояние между противопо-
ложными гранями куба 24 мм. При этом размере куба нужно
использовать пальцевую двухперую фрезу диаметром 12 мм,
резец с отогнутой головкой с длиной режущей кромки 3 мм для
обточки сферы и пальцевую фрезу с расточным резцом для
обработки кубика в шаре.
От грани куба-заготовки до его центра расстояние 12 мм. Это
расстояние разбивается на входной поясок отверстия, зазор
114
сферической расточки резцом с длиной режущей кромки 3 мм,
а радиус шарика 7 мм. Обточенный шарик диаметром 14 мм не
сможет выпасть из отверстия диаметром 12 мм куба-заготовки.
Если у такого куба снять фаски на ребрах, то он плотно
войдет в оправку с отверстием диаметром 32,5 мм. На дне
отверстия оправки установлена резиновая прокладка, от которой
до края отверстия оправки расстояние 21 мм. Таким образом,
вставленный в отверстие куб будет выступать на 3 мм. В упорный
торец накидной гайки вставляется резиновая шайба. Обрабаты-
ваемый куб находится слева и справа между резиновыми опорами.
На рис. 95, а показана деталь с размерами. Обработка
производится при п=800 об/мин. После настройки поворотного
приспособления производят точение в кубе шара, радиус которого
7 мм. Для этого пальцевой фрезой диаметром 12 мм сверлят
отверстие на глубину 5 мм, а станок выключают. Ко дну
отверстия осторожно подводится резец, закрепленный в пово-
ротном приспособлении. Лимб продольного перемещения суппор-
та устанавливают на нулевое деление.
Резец отводят от дна отверстия. Включают вращение
шпинделя в левую сторону и осторожно подают резец, глядя на
нулевое деление лимба, до касания дна отверстия. Рукояткой
поворотного приспособления резец поворачивают вокруг центра
куба и обтачивают часть сферической поверхности шара Куб
переустанавливают и обработку повторяют последовательно со
стороны пяти граней куба.
После этого поворотное приспособление снимают и вместо
него устанавливают в резцедержателе по центру резец
с отогнутой головкой (рис. 95, б). Пальцевую двухперую фрезу
диаметром 5 мм закрепляют в патроне, установленном в пиноли
задней бабки.
В шарике сверлят отверстие диаметром 5 мм на глубину
3,55 мм. Так же как и при точении шара, производят точение
в отверстии бокового конуса с зачисткой торца. Выполняют эту
Рис. 95. Схемы точения в
кубе шара и куба внутри
шара
115
работу последовательно с пяти сторон шара. Надо предупредить
токаря, чтобы он не касался державкой резца (диаметр державки
2 мм) стенок входного отверстия шарика. Иначе оболочку шара,
внутри которого вытачивают куб, можно разрушить.
Обрабатываемый куб устанавливают в приспособлении не по
отверстиям, как это было при обработке шаровых заготовок, а по
фаскам куба. Поэтому на кубе разметку не делают. Случается,
что при установке куба в приспособление у обтачиваемого
шарика, внутри которого надо точить куб, есть биение. В этом
случае необходимо остановить станок, снять накидную гайку,
повернуть куб в приспособлении на 90° вокруг оси и снова
зажать. Биение исчезает. Обточенные поверхности шара и куба
можно дополнительно отшлифовать вручную узкой лентой
шлифовальной шкурки. Перед обработкой со стороны шестой
грани шарик с кубом закрепляют размягченным воском, заполняя
им пространство внутри куба-заготовки.
Зная технологию точения нескольких многогранных фигур
и звездочки внутри шара и шаровых поверхностей, можно
изготовить шар, внутри которого в середине звездочка, затем
додекаэдр, затем шар, снова додекаэдр и наружный шар. Такое
изделие автором выточено из твердого дерева-самшита, которое
хорошо поддается точению.
Пользуясь шаровой технологией, можно выточить загадочное
изделие «еж в кольце» (рис. 96, а), представляющее собой
шестиконечную звезду /, охваченную кольцом 2. Кольцо свободно
проворачивается на звезде, но снять его невозможно. При этом
плоскость кольца не перпендикулярна ни к одной оси звездочки.
Заготовкой служит шар диаметром 46,5 мм, который
обтачивают из бука, белой акации и др. На поверхности шара
с помощью циркуля (развод ножек циркуля 32,5 мм) наносят
шесть равноудаленных друг от друга точек. Точки углубляют
керном при ударах молотка. Если шар-заготовка металлический,
Рис. 96. Изделие «еж в коль-
це» (а) и схема изготов-
ления ежа в кольце (б)
116
то после керновки отверстия диаметром 1,5 ... 2 мм надсверливают
на глубину 2 ... 3 мм. Этими размеченными отверстиями заготовка
с помощью центра задней бабки ориентируется по оси шпинделя.
Помимо этих шести отверстий из-под керна надо преду-
смотреть еще два диаметрально расположенных отверстия на
поверхности шара, необходимых для ориентирования заготовки
при точении кольца. Эти два дополнительных отверстия
находятся пересечением трех дуг, образующихся ножками
циркуля из трех смежных отверстий (расстояние между ножками
циркуля 21 мм).
Для упрощения обработки вместо резцов используют две
двухперые пальцевые фрезы (рис. 96, б): одна двухперая
пальцевая фреза диаметром 8 мм; другая с комбинированной
заточкой по профилю отверстия с шипом.
Точение выполняют с п=800 об/мин при ручной подаче
инструментов. Глубину сверления производят с отсчетом по лимбу
задней бабки с последующим контролем штангенциркулем.
Сначала надсверливают отверстие малой фрезой на глубину 3 мм,
затем фрезой со специальной заточкой диаметром 16 мм на
глубину 15,3 мм.
После выполнения обработки на шести позициях ведется
подготовка для точения кольца 2 (рис. 96, а). Для этого
вставляют упорное кольцо до конца в глубь отверстия
приспособления. В упор на кольцо ставят заготовку. Заготовку
фиксируют по оси одним из двух оставшихся диаметрально
расположенных отверстий и зажимают накидной гайкой.
Поджав заготовку вращающимся центром, протачивают на
торце шара цилиндр на диаметр 17 мм и длину 8 мм. Затем
приспособление снимают. За обработанный цилиндр заготовка
зажимается кулачками патрона и вращающимся центром задней
бабки. Отрезным резцом прорезают две канавки глубиной 9 мм,
расположенные друг от друга на 7 мм (высота кольца). Изделие
снимается со станка. Ножовкой углубляют канавки, оставшиеся
от отрезного резца, и лишний материал отпадает. Остается «еж
в кольце». Шлифовальной шкуркой снимают заусенцы и шлифуют
поверхности загадочного изделия.
ИЗДЕЛИЯ ТИПА «КОЛЬЦО В КОЛЬЦЕ»
По аналогии с изделиями «шар в шаре» цепи названы кольцо
в кольце. На рис. 97, а показаны цепи, изготовленные с помощью
токарного станка: цепь с пятью кольцами из фторопласта, с тремя
кольцами из бронзы и с десятью из дюралюмина.
Изготовление замкнутой цепи выполняют следующим образом.
Выбирают диаметр кольца цепи — пусть 30 мм. Центры
окружностей этих колец укладывают на равном расстоянии друг
117
118
от друга на разных окружностях. Например, на окружности
диаметром 50 мм пять колец, диаметром 70 мм семь колец и т. д.
Составляют эскиз (рис. 97, б) для изготовления замкнутой
цепи, например из 10 колец. По эскизу вытачивают заготовку.
Размечают на заготовке центры окружностей наружных колец на
середине буртика-кольца шириной 20 мм. Циркулем проводят
риски контуров наружных и внутренних окружностей наружных
колец. Размечают и прочерчивают риски на внутренних кольцах.
Размечают центры отверстий диаметром 2 мм касательных
к контурам наружных колец с внутренней стороны.
Производят сверление этих малых отверстий. Опиливают
периферии наружных колец и обсверливают контуры с внутренней
стороны наружных колец. Лобзиком прорезают контур с внутрен-
ней стороны наружных колец и удаляют его. Обсверливают по
разметке с внешней стороны наружные кольца по полуокружно-
сти. Опиливают ножовкой и напильником щеки внутренних колец.
Обсверливают по торцам наружные кольца. Обсверливают с двух
сторон внутренние кольца. Разрезают перемычки и разъединяют
внешние и внутренние кольца. Наружные контуры колец
опиливают по радиусным и кольцевым шаблонам. После этого
кольца растачивают и подрезают торцы.
На рис. 97, в показана схема растачивания и подрезания
торцов колец. Резцы обозначены черными треугольниками.
Обрабатываемое кольцо 4 вращается прорезиненным диском,
установленным на шпиндельной оправке. В диске прорезана
кольцевая канавка по ширине кольца, которое опирается торцом
на поверхность державки /, закрепляемой в резцедержателе
Вид на схему обработки кольца дан со стороны торца.
Наружной поверхностью кольцо опирается на два шарико-
подшипника 2. Дополнительно три планки 3 удерживают кольцо
от выпадения. Между торцами кольца и планок имеется зазор.
Резцы закрепляют в оправке в виде суппорта, установленного
в пиноли задней бабки. Для рабочего хода резца и размещения
двух колец, связанных с обрабатываемым, в державке
предусмотрены углубления.
После растачивания и подрезания торцов можно обточить
наружные поверхности колец. Для этого шарикоподшипники
располагают внутри кольца, и базовой поверхностью служит
расточенное отверстие. Рассмотренный принцип точения цепей
позволяет получить цепи с любым числом колец.
ИГРУШКА — ПОЛЕЗНОЕ УСТРОЙСТВО
Шар с крестовиной является не только занятной игрушкой, но
может служить и патроном для крепления разверток, раскаток
и метчиков. Устройство патрона (рис. 98) имеет две детали: шар
2 (корпус) и крестовину 3. Для закрепления патрона на станке
119
Рис. 98. Шаровой патрон для разверток, раскаток и метчиков
служит резьбовой стержень 1 с закругленным опорным торцом,
а для закрепления инструмента — втулка 4.
Важным треоованием, предъявляемым к патронам, является
их свойство гасить вибрации. Резиновые трубки 5, надетые на
концы крестовины шарового патрона, не позволяют возникать
вибрациям. Для крупных метчиков можно предусматривать
штифт в узле соединения втулки с концом крестовины. Патрон
изготовляют из легкообрабатываемого металла. Основным
режущим инструментом при изготовлении патрона является
пальцевая фреза с осевым отверстием и режущими зубьями на
торце.
Заготовкой для патрона служит шар диаметром 46,5 мм. Его
размечают и центрируют шесть отверстий, равноудаленных друг
от друга. Центровые отверстия используют для установки шара
по оси шпинделя при его закреплении во втулочном приспособле-
нии.
На рис 99, а показан эскиз для выполнения первой позиции, на
рис. 99, б — для второй, противоположной по отношению
к первой. На выступающем конце крестовины наживляют резьбу
круглой плашкой на два-три витка (шага). На рис. 99, в приведен
эскиз для обработки концов крестовины. Перед выполнением
последней операции производят крепление обрабатываемой
крестовины с помощью деревянных шайбочек (колец) и воска.
Рис. 99. Эскизы первой (а), второй (б), третьей и других позиций (в) обработки
патрона
120
i)
Рис. 100. Схема для нарезания резьбы на крестовине (а), шаровой патрон
(б) и предохранительная приставка к шаровому патрону (в)
На рис. 100, а показано нарезание резьбы. При сборке
патрона втулка 4 (см. рис. 98) наворачивается на резьбу конца
крестовины до тех пор, пока не упрется в торец. От попадания
производственной пыли на корпус патрона надевают резиновое
кольцо 6, которое закрывает отверстия. Рассмотренный патрон
предназначен для инструментов с диаметром хвостовика до
8 мм. Для инструментов больших размеров надо изготовлять
крестовину большего диаметра.
На рис. 100, б показан шаровой патрон, который хорошо
121
применять для разверток, раскаток, но малые по размеру метчики
в нем могут ломаться. При нарезании резьбы метчиком в глухих
отверстиях до упора, при затуплении метчика или заклинивании
его в отверстии стружкой крутящий момент, приложенный
к метчику, возрастает, становится больше момента, допустимого
прочностью, и метчик ломается. Для устранения поломки метчика
рекомендуем использовать предохранительную приставку к шаро-
вому патрону, автоматически ограничивающую крутящий момент.
Фрикционная приставка (рис. 100, в) состоит из переходника
/, текстолитовых прокладок 2, расположенных по сторонам бурта
переходника, резинового амортизатора 3, накидной гайки 4,
контргайки 5 и хвостовика 6. Переходник ввертывается в шаровой
корпус патрона. Цилиндрический хвостовик проще конического
и может быть закреплен в любом сверлильном патроне.
Необходимое усилие резания метчика регулируется степенью
сжатия резинового амортизатора навертыванием накидной гайки.
Шаровой патрон с предохранительной приставкой отвечает всем
требованиям, предъявляемым к патронам для метчиков.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.	3
Основы токарного дела
Операции, выполняемые на токарном станке.	4
Токарные станки.	5
Режущие инструменты.	13
Измерение и контроль обрабатываемых деталей	18
Режимы резания при точении............................................ 19
Рациональная последовательность обработки.	21
Способы крепления заготовок на станке.	22
Примеры обработки заготовок на станке.	26
Многолезвийные инструменты.	33
Алмазное выглаживание.	37
Обработка сферических (шаровых) поверхностен
Разновидность приспособлений для обработки сфер. . .	4g
Приспособления с поступательным движением инструмента.	48
Приспособления с вращательным движением инструмента.	53
Настройка приспособлений для обработки сфер. .	gg
Приспособления для шлифования сфер н их настройка.	71
Алмазное выглаживание сфер................ .	73
Приспособления и способы измерения сфер.	7g
Искусство токарного дела
Точение многогранников. ...	78
Изделия типа «шар в шаре». ...	88
Загадочные изделия.	.	10g
Изделия типа «кольцо в кольце».	117
Игрушка — полезное устройство..................... .	....	119