Токарные работы начинаются там, где нужной детали нет в продаже: втулка снята с производства, штуцер сделан под чужой стандарт, шток погнут, а машина стоит. BEB Hydraulic точит детали в своём цехе в Алматы — по чертежу, по образцу или по размерам, снятым с изношенного узла. Чаще всего это штоки и гильзы гидроцилиндров, втулки, проушины, переходники, шкивы и фланцы. Станки токарно-винторезные, ДИП-300 и К-62.
Что именно входит в токарные работы
Станок вращает заготовку, а резец движется вдоль неё или поперёк и срезает лишний металл — этот лишний слой называют припуском. Из этого одного движения складывается почти всё, что делают на токарном станке. Открытый учебник Армии США TC 9-524 «Fundamentals of Machine Tools» перечисляет операции, которые выполняет универсальный токарно-винторезный станок: наружное точение, расточка отверстий, сверление, развёртывание, нарезание резьбы, обточка конусов, накатка рифления и вытачивание радиусов. Тот же список закрывает и наши заказы.
Разница между черновым и чистовым проходом — не в старании, а в геометрии резца и в режиме. Черновой снимает толстый слой и оставляет грубую поверхность, чистовой идёт мелкой подачей и даёт размер. У чернового резца радиус при вершине меньше, чем у чистового и универсального, — об этом прямо сказано в том же руководстве. Поэтому деталь, которую точат «за один проход», обычно либо неточная, либо дорогая: время уходит на медленную подачу.
Точность: что получится, если в чертеже допуск не проставлен
Размер без допуска — не «как получится», а вполне определённое поле, если в основной надписи чертежа стоит ссылка на ISO 2768. Стандарт ISO 2768-1:1989 «General tolerances — Part 1» задаёт общие допуски для линейных и угловых размеров, у которых собственного допуска нет, и распространяется как раз на детали, полученные снятием металла. Классов точности четыре: f — точный, m — средний, c — грубый, v — очень грубый. В чертеже это выглядит одной строкой: ISO 2768-m.
Ниже — таблица 1 стандарта. Строки и столбцы в ней переставлены местами относительно оригинала, чтобы таблица помещалась по ширине; сами значения перенесены без изменений, в миллиметрах.
| Номинальный размер, мм | f — точный | m — средний | c — грубый | v — очень грубый |
|---|---|---|---|---|
| от 0,5 до 3 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,2 | — |
| свыше 3 до 6 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,3 | ±0,5 |
| свыше 6 до 30 | ±0,1 | ±0,2 | ±0,5 | ±1 |
| свыше 30 до 120 | ±0,15 | ±0,3 | ±0,8 | ±1,5 |
| свыше 120 до 400 | ±0,2 | ±0,5 | ±1,2 | ±2,5 |
| свыше 400 до 1000 | ±0,3 | ±0,8 | ±2 | ±4 |
| свыше 1000 до 2000 | ±0,5 | ±1,2 | ±3 | ±6 |
| свыше 2000 до 4000 | — | ±2 | ±4 | ±8 |
Прочерки в таблице стоят в самом стандарте: для класса v размеры мельче 3 мм не нормированы, для класса f — крупнее 2000 мм. Размеры меньше 0,5 мм из общих допусков выведены вовсе: их отклонение проставляется рядом с самим размером. Фаски и радиусы скруглений считаются отдельно, по таблице 2 того же стандарта: для классов f и m это ±0,2 мм при размере до 3 мм, ±0,5 мм от 3 до 6 мм и ±1 мм свыше 6 мм; для c и v — соответственно ±0,4, ±1 и ±2 мм.
Два правила из того же документа стоит знать заказчику. Первое: класс общего допуска выбирают под обычную точность производства, а не «поточнее на всякий случай» — если один размер должен быть жёстче, его допуск ставят прямо у размера, и это дешевле, чем поднимать класс всей детали. Второе: деталь, вышедшая за общий допуск, не бракуется автоматически, пока её работоспособность не нарушена. Практический смысл прост — сообщите, какой размер несущий, и мы будем держать его, а не все сорок.
Режим резания задаёт материал, а не привычка
Скорость резания — это скорость, с которой поверхность заготовки проходит мимо кромки резца, и измеряется она в метрах в минуту, а не в оборотах. Обороты из неё считают уже под диаметр: в TC 9-524 дана метрическая формула — обороты в минуту равны скорости резания в метрах в минуту, умноженной на 320 и делённой на диаметр заготовки в миллиметрах. Отсюда очевидное следствие, которое видно в цехе каждый день: одна и та же сталь на прутке диаметром 20 мм и на фланце диаметром 200 мм крутится с разной частотой, иначе кромка сгорит.
Рекомендованные скорости для резцов из быстрорежущей стали сведены в таблице 7-2 того же руководства — привожу метрические значения.
| Материал | Точение, м/мин | Нарезание резьбы, м/мин |
|---|---|---|
| Низкоуглеродистая сталь | 24,4–30,5 | 10,7–12,2 |
| Среднеуглеродистая сталь | 18,3–24,4 | 7,6–9,1 |
| Высокоуглеродистая сталь | 10,7–12,2 | 4,6–6,1 |
| Нержавеющая сталь | 12,2–15,2 | 4,6–6,1 |
| Алюминий и его сплавы | 61,0–91,4 | 15,2–18,3 |
| Латунь и бронза обычные | 30,5–61,0 | 12,2–15,2 |
| Высокопрочная бронза | 12,2–18,3 | 6,1–7,6 |
| Чугун | 15,2–24,4 | 6,1–7,6 |
| Медь | 18,3–24,4 | 6,1–7,6 |
Из таблицы видно главное, что стоит понимать заказчику: алюминий точат в четыре-семь раз быстрее нержавеющей стали, а резьбу режут медленнее гладкой поверхности на любом материале — у сталей примерно вдвое-втрое, у алюминия вчетверо-впятеро. Поэтому вал с резьбовым концом стоит не столько же, сколько вал без него. Примечание под таблицей уточняет, что резцы с твердосплавными пластинами позволяют поднять скорость в два-три раза против быстрорежущей стали, — но это уже вопрос инструмента, а не желания.
Подачу — то есть перемещение резца за один оборот детали — тот же учебник даёт таблицей 7-3. На черновом проходе по сталям это 0,3–0,6 мм на оборот, на чистовом 0,1–0,3 мм; по алюминию, латуни, бронзе, чугуну и меди — 0,5 мм на черновом и 0,08 мм на чистовом. Строку нержавеющей стали мы не переносим: в источнике чистовая подача у неё указана большей, чем черновая (0,5 против 0,2 мм), а это явная перестановка столбцов, и повторять её на своей странице нет смысла. Есть в примечании к таблице и правило, которое дороже иных чисел: на тонкой длинной детали подачу уменьшают, иначе заготовку выгибает прямо под резцом.
Резьба, нарезанная резцом, а не плашкой
Резьбу на токарно-винторезном станке режут резцом за много проходов, и именно так делают то, чего нет в продаже: нестандартный шаг, крупный диаметр, левую резьбу, трапецеидальную или упорную. Метрическая и дюймовая треугольные резьбы имеют профиль с углом 60°, и резец затачивают под этот угол. Резцовые салазки при этом ставят не поперёк, а под углом 29° — вправо для правой резьбы и влево для левой; в TC 9-524 этот приём описан подробно. Смысл в том, что резец режет преимущественно одной кромкой, стружка сходит свободнее, а поверхность профиля выходит чище.
Трапецеидальная резьба Acme и червячная резьба Brown & Sharpe имеют угол профиля 29°, и салазки для них ставят под 14°30′ — половину угла. Заглубляют резец на 0,05–0,08 мм за проход (в оригинале 0,002–0,003 дюйма): больше нельзя, потому что в контакте оказывается почти вся кромка сразу. Квадратную резьбу режут резцом шириной ровно в половину шага, а под гайку берут на 0,03–0,08 мм шире (в оригинале 0,001–0,003 дюйма), чтобы пара свинчивалась от руки.
Готовую резьбу проверяют не на глаз. Простой и точный способ из того же руководства — измерение по одной проволочке: проволочку диаметром 0,4872 шага укладывают во впадину и меряют микрометром через неё; резьба верна, когда показание микрометра равно наружному диаметру резьбы. Для нас это обычная работа при восстановлении штоков — резьбовой конец штока сминается первым, и его перерезают заново, не меняя весь шток. Что при этом происходит с самим цилиндром, разобрано на странице Ремонт гидроцилиндров.
Что мы точим для гидравлики
Токарный станок в нашем цехе стоит не сам по себе — он закрывает те работы, которые иначе останавливают ремонт гидравлики:
- Штоки. Перерезаем резьбовой конец, протачиваем посадочные шейки, изготавливаем шток целиком, когда старый погнут или изношен до металла под хромом — см. Изготовление гидроцилиндров.
- Гильзы и крышки. Растачиваем гильзу под ремонтный размер, точим направляющие втулки и грундбуксы, режем канавки под уплотнения по размеру фактически применяемого кольца — сами уплотнения есть в каталоге уплотнений.
- Проушины и оси. Растачиваем ушко под новую втулку, точим палец в размер отверстия — это половина всех работ по реставрации гидрооборудования.
- Переходники и штуцеры. Точим соединение, когда у оборудования одна резьба, а у рукава высокого давления другая; готовые серийные варианты смотрите среди фитингов для РВД, а сборку самого рукава — на странице Изготовление и реставрация РВД.
- Детали приводов. Шкивы, фланцы, втулки, стаканы подшипников, вставки в корпуса насосов — рядом с насосами и гидромоторами.
Часто токарная работа идёт в паре со сваркой: изношенное место наплавляют, а потом протачивают в размер. Как это делается на алюминии и нержавейке — на странице Аргоновая сварка.
Какая деталь поместится на станок
Размер токарного станка задают два числа: наибольший диаметр заготовки, который проходит над станиной, и длина между центрами. Так это сформулировано в TC 9-524, и это ровно те два числа, которые нужны от заказчика, чтобы ответить «возьмёмся» или «не возьмёмся», не видя детали. Третье полезное число — диаметр отверстия в шпинделе: пруток длиннее патрона проходит насквозь только если влезает в него.
Длинные валы отдельная история: чем дальше от патрона, тем сильнее заготовку отжимает резцом. Такие детали ведут в центрах и подпирают люнетом, а подачу снижают. Если деталь длинная и тонкая, скажите об этом сразу — от этого зависит и срок, и цена.
Чертёж, образец или деталь «как есть»
Работаем по любому из трёх входов, и путаницы здесь больше всего.
Чертёж. Годится и бумажный, и в электронном виде. На нём должны быть размеры с допусками там, где допуск важен, обозначение резьбы с шагом, требуемая шероховатость, материал и указание на термообработку, если она нужна. Класс общих допусков задаётся одной строкой в основной надписи — той самой «ISO 2768-m» или её эквивалентом. Чего на чертеже нет, то мы будем выбирать сами, и лучше, чтобы это были неответственные размеры.
Образец. Привозите старую деталь — снимем размеры сами. Здесь есть тонкость: изношенная деталь показывает размер после износа, а не исходный. Посадочные места приходится восстанавливать по сопрягаемой детали, поэтому вместе со втулкой везите вал, а вместе с пальцем — проушину.
Размер по месту. Если снять узел нельзя, а замер нужен, это выезд специалиста — тогда смотрите консультацию с выездом.
Когда токарная обработка не решает задачу
Честный перечень границ экономит время обеим сторонам.
- Закалённая деталь. Резец её не берёт — нужна шлифовка. Иногда выход в том, чтобы выточить новую деталь из незакалённой заготовки и закалить после обработки.
- Шпоночный паз, лыски, шестигранник. Это фрезерная работа: на токарном станке деталь вращается, а такие элементы требуют неподвижной заготовки.
- Хромированный шток с изношенным покрытием. Слой хрома восстанавливают гальваникой, а не резцом; протачивание уберёт остатки покрытия и уменьшит диаметр, после чего уплотнение потечёт снова.
- Тонкостенная втулка большого диаметра. В кулачках патрона её сминает, и круглой она остаётся только до раскрепления. Такие детали требуют оснастки, и о ней договариваются заранее.
- Партия в сотни штук. Универсальный станок считает время поштучно; на больших сериях выигрывает станок с ЧПУ, и честнее сказать об этом сразу.
Частые вопросы о токарных работах
Сделаете деталь без чертежа, по образцу?
Да, это обычный для нас случай. Привозите изношенную деталь и по возможности ту, с которой она работает в паре: посадку восстанавливают по сопрягаемому размеру, а не по обмеру изношенного места. Если детали нет вовсе, а есть только отверстие или вал в машине, нужен замер по месту — это выезд.
Какую точность вы держите?
Ответственные размеры делаем по допуску, указанному в чертеже. Если допуска нет, размер попадает в поле общего допуска по ISO 2768-1: для класса m это, например, ±0,2 мм на размерах от 6 до 30 мм и ±0,3 мм на размерах от 30 до 120 мм. Скажите заранее, какие размеры несущие, — их и держим жёстко.
Можно ли нарезать нестандартную резьбу?
Резьбу режем резцом, а не плашкой, поэтому шаг и диаметр ограничены только возможностями станка. Делаем метрическую и дюймовую с профилем 60°, левую, трапецеидальную и упорную. Для повторения существующей резьбы нужен либо ответный элемент, либо точное обозначение — по обломку шаг определяется не всегда.
Металл ваш или заказчика?
Проще, когда заготовку привозит заказчик: марка материала тогда известна точно. Если заготовки нет, подберём её сами и назовём стоимость до начала работы, отдельной строкой от самой обработки.
Сколько времени занимает работа?
Срок называем при приёме детали, когда виден объём и загрузка станка. Простая втулка или переходник — работа на несколько часов, шток с резьбой и шейками — дольше, партия — по количеству. Обещать срок по телефону, не видя детали, мы не будем.
Точите ли вы детали, не связанные с гидравликой?
Да. Гидравлика — основное направление, но станок не спрашивает, куда пойдёт деталь: втулки, оси, шкивы, фланцы и переходники для другой техники точим так же. Ограничения те же — габариты детали и материал.
Как заказать токарные работы
Привозите деталь, образец или чертёж в цех — посмотрим при вас, скажем, что получится, и назовём срок с ценой. Если ехать далеко, пришлите фотографию детали и её основные размеры: диаметр, длину и то, что должно быть выдержано точно. Адрес мастерской, телефоны и часы приёма — на странице Контакты.