Рис. 15. Пример конической детали, обточенной с использованием поворотных салазок суппорта
В данном конкретном случае поворотные салазки установлены на тот же угол, который указан на чертеже, но это не всегда так. Если бы чертежник указал включенный угол 90 градусов, как показано на B, что было бы другим способом выражения, установка поворотных салазок, конечно, была бы такой же, как и раньше, то есть на 45 градусов, но количество градусов, отмеченное на чертеже, не соответствует углу, на который должны быть установлены салазки. В качестве другой иллюстрации предположим, что клапан должен быть обточен под углом 30 градусов к оси, как показано на C. В этом случае поворотные салазки были бы установлены не на 30 градусов, а на 60 градусов, потому что для того, чтобы обточить деталь под углом 30 градусов, салазки должны находиться на 60 градусов от своего нулевого положения, как показано. Из этого видно, что количество градусов, отмеченное на чертеже, не обязательно соответствует углу, на который должны быть установлены салазки, так как деления на салазках показывают количество градусов, на которое они перемещены из своего нулевого положения, соответствующего линии a—b. Угол, на который следует установить поворотные салазки, можно найти, когда чертеж размечен как на A или C, вычитанием заданного угла из 90 градусов. Когда задан включенный угол, как на B, вычтите половину включенного угла из 90 градусов, чтобы получить требуемую установку. Конечно, при использовании поворотных салазок центры станка устанавливаются на одной линии, как для цилиндрического точения, иначе угол будет неверным.
Правила расчета конусов
Given To Find Rule
The taper per foot. The taper per inch. Divide the taper per foot by 12.
The taper per inch. The taper per foot. Multiply the taper per inch by 12.
End diameters and length of taper in inches. The taper per foot. Subtract small diameter from large; divide by length of taper, and multiply quotient by 12.
Large diameter and length of taper in inches and taper per foot. Diameter at small end in inches. Divide taper per foot by 12; multiply by length of taper, and subtract result from large diameter.
Small diameter and length of taper in inches, and taper per foot. Diameter at large end in inches. Divide taper per foot by 12; multiply by length of taper, and add result to small diameter.
The taper per foot and two diameters in inches. Distance between two given diameters in inches. Subtract small diameter from large; divide remainder by taper per foot, and multiply quotient by 12.
The taper per foot. Amount of taper in a certain length given in inches. Divide taper per foot by 12; multiply by given length of tapered part.
Рис. 16. Дисковый калибр для точного измерения углов и конусов
Точное измерение углов и конусов. — Когда при измерении углов требуется высокая точность или при создании конусов, обычно используются диски. Принцип дискового метода измерения конусов заключается в том, что если два диска неодинаковых диаметров поместить либо в контакт, либо на определенном расстоянии друг от друга, линии, касательные к их перифериям, будут представлять угол или конус, степень которого зависит от диаметров двух дисков и расстояния между ними. Калибр, показанный на рис. 16, который является формой, обычно используемой для создания конусов или точного измерения углов, настраивается с помощью дисков. Этот калибр состоит из двух регулируемых линеек A и A1, которые находятся в контакте с дисками B и B1. Угол α или конусность между линейками, конечно, зависит от диаметров дисков и межосевого расстояния C, и поскольку эти три размера можно измерить точно, можно установить калибр на заданный угол с очень малыми допусками. Более того, если вести запись этих трех размеров, точную настройку калибра можно быстро воспроизвести в любое время. Для регулировки калибра этого типа можно использовать следующие правила.
Как найти межосевое расстояние для заданной конусности. — Когда задана конусность в дюймах на фут, для определения межосевого расстояния C. Правило: разделите конусность на 24 и найдите угол, соответствующий частному в таблице тангенсов; затем найдите синус, соответствующий этому углу, и разделите разность между диаметрами дисков на удвоенный синус.
Пример: калибр должен быть настроен на 3/4 дюйма на фут, а диаметры дисков составляют 1,25 и 1,5 дюйма соответственно. Найдите требуемое межосевое расстояние для дисков.
0.75 —— = 0.03125. 24
Угол, тангенс которого равен 0,03125, равен 1 градусу 47,4 минутам;
sin 1° 47.4' = 0.03123; 1.50 - 1.25 = 0.25 inch;
0.25 ————— = 4.002 inches = center distance C.
2 × 0.03123
Как найти межосевое расстояние для заданного угла. — Когда линейки должны быть установлены на заданный угол α, для определения межосевого расстояния C между дисками известного диаметра. Правило: найдите синус половины угла α в таблице синусов; разделите разность между диаметрами дисков на удвоенный этот синус.
Пример: если требуется угол α 20 градусов, а диски имеют диаметры 1 и 3 дюйма соответственно, найдите требуемое межосевое расстояние C.
20 —— = 10 degrees; sin 10° = 0.17365; 2
3 - 1 ————— = 5.759 inches = center distance C. 2 × 0.17365
Как найти угол для заданной конусности на фут. — Когда известна конусность в дюймах на фут и требуется соответствующий угол α. Правило: разделите конусность в дюймах на фут на 24; найдите угол, соответствующий частному, в таблице тангенсов и удвойте этот угол.
Пример: какой угол α эквивалентен конусности 1 1/2 дюйма на фут?
1.5 —— = 0.0625. 24
The angle whose tangent is 0.0625 equals 3 degrees 35 minutes, nearly; then, 3 deg. 35 min. × 2 = 7 deg. 10 min.
Как найти угол для заданных размеров дисков. — Когда заданы диаметры большого и малого дисков и межосевое расстояние, для определения угла α. Правило: разделите разность между диаметрами дисков на удвоенное межосевое расстояние; найдите угол, соответствующий частному, в таблице синусов и удвойте угол.
Пример: если диаметры дисков составляют 1 и 1,5 дюйма соответственно, а межосевое расстояние равно 5 дюймам, найдите включенный угол α.
1.5 - 1 ——— = 0.05. 2 × 5
The angle whose sine is 0.05 equals 2 degrees 52 minutes; then, 2 deg. 52 min. × 2 = 5 deg. 44 min. = angle α.
Рис. 17. Установка центрового керна на линию с осью шпинделя токарного станка с помощью индикатора
Использование центроискателя. — Центроискатель используется для установки центрового керна, положение которого соответствует центру или оси растачиваемого отверстия, на одну линию с осью шпинделя токарного станка. Для иллюстрации: если нужно расточить два отверстия, скажем, на расстоянии 5 дюймов друг от друга, небольшие керны с таким межосевым расстоянием размечаются как можно точнее. Затем один из этих кернов устанавливается по центру шпинделя токарного станка с помощью центроискателя, как показано на рис. 17. Этот индикатор имеет указатель A, конец которого конический и входит в керн. Указатель удерживается хвостовиком B, который закреплен в резцедержателе. Шарнир C, с помощью которого указатель крепится к хвостовику, является универсальным; то есть он позволяет указателю перемещаться в любом направлении. Теперь, когда проверяемая деталь вращается при работе станка, если центровой керн не находится на одной линии с осями шпинделя станка, очевидно, что внешний конец указателя A будет вибрировать, и поскольку шарнир C находится довольно близко к внутреннему концу, очень небольшая погрешность в расположении центрового керна вызовет заметное движение внешнего конца, как показано пунктирными линиями. Когда деталь отрегулирована так, что указатель остается практически неподвижным, керн находится по центру, и отверстие растачивается. Другой центровой керн затем устанавливается таким же образом для растачивания второго отверстия. Точность этого метода, конечно, зависит от расположения центровых кернов. Еще более точный способ установки деталей для растачивания отверстий на заданном межосевом расстоянии описан ниже:
Установка детали методом «кнопок». — Среди различных методов, используемых механиками и инструментальщиками для точного позиционирования деталей, таких как кондукторы и т. д., на планшайбе токарного станка, наиболее часто используемым является метод «кнопок». Эта схема названа так потому, что цилиндрические втулки или «кнопки» прикрепляются к детали в положениях, соответствующих отверстиям, которые нужно расточить, после чего они используются при позиционировании детали. Эти кнопки, которые обычно имеют диаметр около 1/2 дюйма, шлифуются и притираются до одного размера, а их торцы делаются перпендикулярными оси. Диаметр должен, предпочтительно, быть таким, чтобы радиус можно было легко определить, а отверстие через центр должно быть примерно на 1/8 дюйма больше крепежного винта, чтобы кнопку можно было смещать.
Рис. 18. Кондукторная плита с прикрепленными кнопками, готовая к растачиванию
В качестве иллюстрации практического применения метода кнопок мы кратко рассмотрим, как отверстия были бы точно обработаны в кондукторной плите на рис. 18. Сначала центры семи отверстий должны быть размечены приблизительно правильно обычными методами, после чего должны быть просверлены и нарезаны небольшие отверстия для зажимных винтов S. После того как кнопки B слегка зажаты на месте, они все устанавливаются в правильном соотношении друг с другом и с кондукторной плитой. Правильное расположение кнопок очень важно, так как их положение в значительной степени определяет точность работы. Определенный порядок действий, применимый во всех случаях, конечно, не может быть дан, так как характер работы, а также имеющиеся инструменты делают необходимым использование различных методов.
В данном конкретном случае три кнопки a, b и c должны быть установлены первыми, начиная с той, что в центре. Поскольку это центральное отверстие должно находиться на расстоянии 2,30 и 2,65 дюйма от обработанных сторон A и A1 соответственно, деталь сначала помещается на точную поверочную плиту, как показано; опирая ее сначала на одну из этих сторон, а затем на другую, и измеряя штангенрейсмусом, центральную кнопку можно точно установить. Кнопки a и c также устанавливаются на правильную высоту от стороны A1 с помощью штангенрейсмуса и в правильном соотношении с центральной кнопкой с помощью микрометра или штангенциркуля, измеряя габаритный размер x. При измерении таким образом диаметр одной кнопки вычитается для получения правильного межосевого расстояния. После того как кнопки a, b и c установлены на равном расстоянии от стороны A1 и в правильном соотношении друг с другом, остальные кнопки следует устанавливать радиально от центральной кнопки b и на нужном расстоянии друг от друга. Имея два микрометра или калибра, один настроенный на радиальный размер x, а другой на хордовое расстояние y, работу можно выполнить за сравнительно короткое время.
Рис. 19. Установка кнопки «на биение» перед растачиванием с помощью индикатора
После того как кнопки затянуты, все измерения должны быть тщательно проверены; затем деталь устанавливается на планшайбу токарного станка, и одна из кнопок, скажем b, устанавливается «на биение» с помощью индикатора, как показано на рис. 19. Когда конец этого индикатора (который является одним из многих типов, имеющихся на рынке) приводится в контакт с вращающейся кнопкой, вибрация указателя I показывает, насколько кнопка отклоняется от центра. Когда указатель остается практически неподвижным, показывая тем самым, что кнопка вращается без биения, ее следует снять. Затем отверстие просверливается почти до требуемого размера, после чего растачивается до чистового диаметра. Подобным образом индикатором проверяются остальные кнопки и отверстия растачиваются по одному за раз. Очевидно, что если каждая кнопка правильно расположена и установлена идеально точно на станке, различные отверстия будут расположены с требуемыми межосевыми размерами с очень малыми допусками.
Рис. 20. Проверка концентричности кнопки с помощью индикатора часового типа
Рис. 21. Сверление отверстия под втулку
На рис. 20 показано, как одна из кнопок, прикрепленных к плите, в которой нужно расточить три отверстия, устанавливается «на биение» или концентрично. Проиллюстрированный индикатор относится к типу часовых, причем любая ошибка в расположении кнопки показывается стрелкой на циферблате, имеющем деления, представляющие тысячные доли дюйма. На рис. 21 показано, как сверлится отверстие после снятия кнопки. Следует отметить, что сверло удерживается в патроне, конический хвостовик которого входит в пиноль задней бабки; это метод удержания небольших сверл. После сверления отверстие растачивается, как показано на рис. 22. Расточной резец должен иметь острую кромку, чтобы избежать отжима, и если деталь при закреплении нарушает балансировку планшайбы, рекомендуется восстановить баланс перед растачиванием с помощью противовеса, поскольку станок может вращаться довольно быстро при растачивании такого небольшого отверстия.
Рис. 22. Растачивание отверстия под втулку
Рис. 23. Пример детали, иллюстрирующий накопление погрешностей
При выполнении прецизионных работ такого рода степень точности будет зависеть от используемых инструментов, суждения и мастерства рабочего, а также от проявленной тщательности. Хорошее общее правило, которому следует следовать при установке втулок или кнопок, — использовать метод, который является наиболее прямым и требует наименьшего количества измерений. В качестве иллюстрации того, как могут накапливаться ошибки, предположим, что в кондукторной плите, показанной на рис. 23, нужно расточить семь отверстий так, чтобы они находились на одинаковом расстоянии друг от друга и на одной прямой линии. Кнопки можно выровнять с помощью линейки, и для упрощения дела будем считать, что они были отшлифованы и притерты до одного размера. Если диаметр кнопок сначала определяется измерением микрометром, а затем этот диаметр вычитается из межосевого расстояния x, разность будет расстоянием y между соседними кнопками. Теперь, если изготовить временный калибр длиной y, все кнопки можно установить практически на одинаковом расстоянии друг от друга, причем ошибка между любыми двумя соседними будет очень незначительной. Если, однако, измерить общую длину z по крайним кнопкам каким-либо точным способом, велика вероятность, что это расстояние не будет равно шестикратной величине x плюс диаметр одной кнопки, как должно быть, потому что даже очень небольшая ошибка в калибре для расстояния y постепенно накапливалась бы по мере установки каждой кнопки. Если бы имелся микрометр, который мог бы охватить две кнопки, измерения можно было бы проводить напрямую, и, несомненно, была бы получена большая точность. При работе такого рода, где имеется ряд отверстий, требующих точных габаритных размеров, при установке кнопок сначала следует проводить длинные измерения, при условии, конечно, наличия соответствующих средств для этого, а затем короткие. Например, в этом случае сначала следует установить крайние кнопки, затем центральную и, наконец, те, что для подразделений.
Рис. 24. Специальная оправка для обточки эксцентриков
Точение эксцентриков. — Когда одна цилиндрическая поверхность должна быть обточена эксцентрично по отношению к другой, как при обточке эксцентрика парового двигателя, обычно используется оправка с двумя комплектами центров, как показано на рис. 24. Расстояние x между центрами должно быть равно половине общего «хода» или эксцентриситета эксцентрика. Ступица эксцентрика обтачивается на центрах a—a, а эксцентричная поверхность — на смещенных центрах, как показано на рисунке. Иногда эксцентрики обтачиваются, будучи закрепленными на специальных приспособлениях, установленных на планшайбе.
При изготовлении эксцентриковой оправки смещенный центр на каждом конце должен быть размечен на радиальных линиях, которые можно провести поперек торцов оправки с помощью рейсмуса. Затем каждое центровое отверстие просверливается и развертывается на тот же радиус x, насколько это возможно. Равномерность расстояния x на каждом конце затем проверяется путем установки оправки на смещенные центры и вращения ее вручную с индикатором, контактирующим сначала с одним концом, а затем с другим. Величину смещения также можно проверить либо измерением от вершины резца, удерживаемого в резцедержателе, либо установив резец так, чтобы он едва касался оправки в крайних внутреннем и внешнем положениях, и отметив перемещение поперечных салазок по лимбу винта поперечной подачи.
Рис. 25. Обточка мотылевой шейки коленчатого вала двигателя на обычном токарном станке
Обточка коленчатого вала на токарном станке. — Еще один пример эксцентричного точения показан на рис. 25. Операция заключается в обточке мотылевой шейки коленчатого вала двигателя на обычном токарном станке. Основной вал сначала обтачивается начерно, пока поковка вращается на своих центрах C и C1, а концы обтачиваются для плотной посадки центровых кронштейнов A и A1. После того как стороны B и B1 щек кривошипа были подрезаны начерно, центровые кронштейны прикрепляются к концам вала, как показано на рисунке. Эти кронштейны имеют центры в D и D1 (расположенные на требуемом радиусе кривошипа), которые должны быть выровнены с черновым размером шейки при прикреплении кронштейнов, и рекомендуется вставить распорки E между кронштейнами и кривошипом, чтобы воспринимать осевое усилие центров станка. При такой поддержке поковки мотылевая шейка и внутренние стороны щек обтачиваются и подрезаются, при этом деталь вращается вокруг оси шейки. Токарные резцы должны выступать из резцедержателя достаточно далеко, чтобы кривошип мог свободно проходить при вращении. Из-за этого вылета резец должен быть как можно более массивным для обеспечения жесткости, и необходимо снимать сравнительно легкую стружку и действовать довольно осторожно. После чистовой обработки мотылевой шейки и внутренней части кривошипа центровые кронштейны снимаются, и основное тело вала, а также стороны B и B1 доводятся до чистового размера. Этот метод обточки коленчатых валов часто используется в общих ремонтных мастерских и т. д., особенно там, где новые валы не приходится обтачивать очень часто. Однако он медленный и неэффективный, и там, где коленчатые валы обтачиваются часто, используются специальные станки или приспособления.