Обработка конических поверхностей на токарных станках производится тремя способами .
Первый способ заключается в том, что корпус задней бабки смещают в поперечном направлении на величину h (рис. 15, а). Вследствие этого ось заготовки образует определенный угол а с осью центров, а резец при своем движении обтачивает коническую поверхность. Из схем видно, что
h = L sin a; (14)
tgα=(D-d)/2l; (15)
Решая совместно оба уравнения, получим
h=L((D-d)/2l)cosα. (16)
Для изготовления точных конусов этот способ непригоден вследствие неправильного положения центровых отверстий относительно центров.
Второй способ (рис. 15, б) заключается в том, что резцовые салазки поворачивают на угол а, определяемый уравнением (15). Так как подача в этом случае осуществляется обычно вручную, данный способ используют при обработке конусов небольшой длины. Третий способ основан на применении специальных приспособлений, имеющих копировальную линейку 1, укрепленную на задней стороне станины на кронштейнах 2 (рис. 15, в). Ее можно устанавливать под требуемым углом к линии центров . По линейке скользит ползун 3, соединенный через палец 4 и кронштейн 5 с поперечной кареткой 6 суппорта. Винт поперечной подачи каретки разобщен с гайкой. При продольном перемещении всего суппорта ползун 3 будет двигаться по неподвижной линейке 1, сообщая одно-
Рис. 15. Схемы обработки конических поверхностей
временно поперечное смещение каретке 6 суппорта. В результате двух движений резец образует коническую поверхность, конусность которой будет зависеть от угла установки копировальной линейки, определяемого уравнением (15). Этот способ обеспечивает получение точных конусов любой длины.
Если в предыдущем копировальном устройстве вместо конусной линейки установить фасонную, то резец будет перемещаться по криволинейной траектории, обрабатывая фасонную поверхность. Для обработки фасонных и ступенчатых валов токарные станки иногда оснащают гидравлическими копировальными суппортами, которые располагают чаще всего на задней стороне суппорта станка. Нижние салазки суппорта имеют специальные направляющие, расположенные обычно под углом 45° к оси шпинделя станка, в которых и перемещается копировальный суппорт. На рис. 6, б была показана принципиальная схема, поясняющая работу гидравлического копировального суппорта. Масло от насоса 10 поступает в цилиндр, жестко связанный с продольным суппортом 5, на котором находится поперечный суппорт 2. Последний соединен со штоком цилиндра. Масло из нижней полости цилиндра через щель 7, находящуюся в поршне, поступает в верхнюю полость цилиндра, а затем в следящий золотник 9 и на слив. Следящий золотник конструктивно связан с суппортом. Щуп 4 золотника 9 прижимается к копиру 3 (на участке ab) при помощи пружины (на схеме не показана).
При этом положении щупа масло через золотник 9 поступает на слив, а поперечный суппорт 2, вследствие разности давлений в нижней и в верхней полостях, перемещается назад. В тот момент, когда щуп окажется на участке be, он под действием копира утапливается, преодолевая сопротивление пружины. При этом слив масла из золотника 9 постепенно перекрывается. Так как площадь сечения поршня в нижней полости больше, чем в верхней, давление масла заставит перемещаться суппорт 2 вниз. На практике встречаются самые различные модели токарных и токарно- винторезных станков, от настольных до тяжелых, с широким диапазоном размеров. Наибольший диаметр обработки на советских станках колеблется от 85 до 5000 мм при длине заготовки от 125 до 24 000 мм.
§ 1. Общие сведения
1. Область применения конусов. Наряду с цилиндрическими деталями в машиностроении получили довольно широкое распространение детали с коническими поверхностями. Примерами их могут служить конусы центров, хвостовиков сверл, зенкеров, разверток. Для крепления этих инструментов передние участки отверстий шпинделя и пиноли токарного станка имеют также коническую форму.
Однако область использования конусов не ограничивается режущими инструментами. Конические поверхности имеют многие детали машин.
Широкое использование конических соединений объясняется рядом их преимуществ.
1. Они обеспечивают высокую точность центрирования деталей.
2. При плотном соприкосновении пологих конусов получается неподвижное соединение.
3. Изменяя осевое положение деталей конического соединения, можно регулировать величину зазора между ними.
2. Конус и его элементы. Конус представляет собой геометрическое тело, поверхность которого получается вращением прямой линии (образующей), наклонно расположенной к оси вращения (рис. 129, а).
Точка пересечения образующей с осью называется вершиной конуса.
Плоскости, перпендикулярные к оси конуса, называются, основаниями.
Различают полный и усеченный конусы. Первый расположен между основанием и вершиной, второй - между двумя основаниями (большим и меньшим).
Конус характеризуется следующими элементами: диаметром большего основания D; диаметром меньшего основания d; длиной l; углом уклона а между образующей и осью конуса; углом конуса 2а между противоположными образующими.
Кроме этого, на рабочих чертежах конических деталей часто употребляют понятия конусность и уклон.
Конусностью называется отношение разности диаметров двух перечных сечений конуса к расстоянию между ними. Она опреляется по формуле
Уклоном называется отношение разности радиусов двух поперечных сечений конуса к расстоянию между ними. Его определяют по формуле
Из формул (9) и (10) видно, что уклон равен половине конусности. 
Тригонометрически уклон равен тангенсу угла уклона (см. рис. 129, б, треугольник ABC), т. е.
На чертеже (рис. 130) конусность обозначают знаком <, а уклон -, острие которых направляется в сторону вершины конуса. После знака указывается отношение двух цифр. Первая из них соответствует разности диаметров в двух принятых сечениях конуса, вторая для конусности- расстояние между сечениями, для уклона - удвоенной величине этого расстояния.
Конусность и уклон иногда записываются числами десятичной дроби: 6,02; 0,04; 0,1 и т. д. Для конусности эти цифры соответствуют разности диаметров конуса на длине 1 мм, для уклона - разности радиусов на этой же длине.
Для обработки полного конуса достаточно знать два элемента: диаметр основания и длину; для усеченного конуса - три элемента: диаметры большего и меньшего оснований и длину. Вместо одного из указанных элементов может быть задан угол наклона а, уклон или конусность. В этом случае для определения недостающих размеров пользуются вышеприведенными формулами (9), (10) и (11). 
Пример 1. Дан конус, у которого d=30 мм, /=500 мм, К=1: 20. Определить больший диаметр конуса.
Решение. Из формулы (9)
Пример 2. Дан конус, у которого D=40 мм, l = 100 мм, а=5 , Определить меньший диаметр конуса.
Решение. Из формулы (11)
По таблице тангенсов находим tg5°=0,087. Следовательно, d=40-2*100Х Х0,87=22,6 мм.
Пример 3. Определить угол уклона а, если на чертеже указаны размеры конуса: D-50 мм, d=30 мм, /=200 мм.
Решение. По формуле (11)
Из таблицы тангенсов находим а=2 50 .
Пример 4. Дан конус, у которого D=60 мм, /=150 мм, К=1: 50. Определить угол уклона а.
Решение. Так как уклон равен половине конусности, можно записать:
По таблице тангенсов находим а=0 30 .
3. Нормальные конусы. Конусы, размеры которых стандартизованы, называются нормальными. К ним относятся конусы Морзе, метрические, конусы для насадных разверток и зенкеров с конусностью 1:50 0, под конические штифты - с конусностью 1:50, для конических резьб с конусностью 1: 16 и др.
Наибольшее распространение в машиностроении получили инструментальные конусы Морзе и метрические, основные размеры которых приведены в табл. 13. 
Размеры конусов Морзе выражаются дробными числами. Это объясняется тем, что впервые стандарт на них был принят в дюймовой системе измерения, которая сохранилась до настоящего времени. Конусы Морзе имеют различную конусность (примерно 1 20), метрические конусы одинаковую - 1:20. 
Обработка конических поверхностей – это технически сложный процесс, который выполняется на токарном оборудовании.
Кроме специального инструмента необходима высокая квалификация (разряд) оператора. Обработка конических поверхностей на токарных станках делится на две категории:
Каждый вид обработки обладает своими техническими особенностями и нюансами, которые должны учитываться токарем.
В силу своей специфической формы, работа с наружными коническими поверхностями обладает своей спецификой.
При несоответствии инструмента, дины фигуры и ее физических характеристик поверхность детали приобретает волнистую форму, что негативно сказывается на качестве заготовки и ее дальнейшей пригодности в эксплуатации.
Причины возникновения волнистости:
Обработка конических поверхностей на токарном станке без эффекта волн производится при соблюдении таких условий:
Способы обработки конических поверхностей выбираются исходя из указанных критериев.
Для обработки конических отверстий в сплошном материале существует два этапа:
В первом случае используют сверло с диаметром равным или меньшим на 2-3 мм чем предполагаемое отверстие.
Размерную дельту уменьшают за счет финальной расточки. Сначала выбирается крупное сверло, которым пробивается отверстие, на глубину, меньше заданной. Затем тонкими сверлами производится каскадное сверление отверстия и доведение глубины до заданной.
При использовании нескольких сверл, внутренний конус соответствует заданным размерам и не имеет ступенчатых переходов.
При развертке отверстий используются сверла с тремя видами рабочей поверхности:
Глубину и диаметр полученных отверстий проверяют при помощи пробок-калибров.
Обработка цилиндрических поверхностей на токарном станке – это две разные технологии, одна из которых позволяет работать с внешней поверхностью (валы, втулки, диски), а другая – с внутренней (отверстия).
Для работы используются резцы, сверла, развертки.
Использование определенного типа инструмента зависит от диаметра отверстия (толщины вала), класса чистоты обработки и шероховатости поверхности.
Детали с цилиндрической формой широко используются в машиностроении и тяжелой промышленности, а качество отверстий в сплошном материале определяет степень стыковки элементов конструкции, общую механическую прочность узла и длительность эксплуатации изделия.
Обработка наружных цилиндрических поверхностей заключается в доведении заготовки до заданной толщины путем снятия стружки при помощи резца. Для этого деталь располагается параллельно полу и закрепляется на токарном станке.
Проходом резца вдоль поверхности вращения позволяет достигнуть необходимого класса обработки и толщины детали.
Обработка цилиндрических поверхностей наружного типа делается в три этапа:
В зависимости от желаемых показателей мастер использует одну или несколько стадий обработки.
Ввиду того, что при изготовлении многоступенчатых валов из цельной заготовки значительная часть материала становится стружкой, в современном производстве заготовки получают методом литья, а на станке проводится доводка детали до заданных параметров.
Обработка внутренних цилиндрических поверхностей – это достижение заданного класса точности при работе с отверстиями.
По своему типу отверстия делятся на категории:
Исходя из типа отверстия и его габаритных размеров, применяются сверла определенной формы и диаметра.
Для достижения заданного класса точности мастера используют несколько разновидностей инструментов и производят обработку внутренней поверхности в три этапа, так же, как и с внешним цилиндром (черновое сверление, чистовое и высокоточное).
Тип инструмента зависит от твердости материала и заданных технических характеристик отверстия.
Современные технологии обработки конических и цилиндрических поверхностей демонстрируются на ежегодной выставке « ».
Цель работы
1. Знакомство с методами обработки конических поверхностей на токарных станках.
2. Анализ достоинств и недостатков методов.
3. Выбора способа изготовления конической поверхности.
Материалы и оборудование
1. Токарно-винторезный станок модели ТВ-01.
2. Необходимый набор гаечных ключей, режущего инструмента, угломеры, штангенциркуль, заготовки изготавливаемых деталей.
Порядок выполнения работы
1. Прочитайте внимательно основные сведения по теме работы и разберитесь в общих сведениях о конических поверхностях, способах их обработки с учетом основных достоинств и недостатков.
2. С помощью учебного мастера ознакомьтесь со всеми способами обработки конических поверхностей на токарно-винторезном станке.
3. Выполните индивидуальное задание преподавателя по выбору способа изготовления конических поверхностей.
1. Название и цель работы.
2. Схема прямого конуса с указанием основных элементов.
3. Описание основных методов обработки конических поверхностей с приведением схем.
4. Индивидуальное задание с приведением расчетов и обоснования выбора того или иного метода обработки.
Основные положения
В технике часто используются детали с наружными и внутренними коническими поверхностями, например, конические шестерни, ролики конических подшипников. Инструменты для обработки отверстий (сверла, зенкеры, развертки) имеют хвостовики со стандартными конусами Морзе; шпиндели станков имеют конусную расточку под хвостовики инструментов или оправок и т. п.
Обработка деталей с конической поверхностью связана с образованием конуса вращения или усеченного конуса вращения.
Конусом называется тело, образованное всеми отрезками, соединяющими некоторую неподвижную точку с точками окружности в основании конуса.
Неподвижная точка называется вершиной конуса .
Отрезок, соединяющий вершину и любую точку на окружности, называется образующей конуса.
Осью конуса , называется перпендикуляр, соединяющий вершину конуса с основанием, а образующийся отрезок прямой является высотой конуса .
Конус считается прямым или конусом вращения , если ось конуса проходит через центр окружности в его основании.
Плоскость, перпендикулярная оси прямого конуса, отсекает от него меньший конус. Оставшаяся часть называется усеченным конусом вращения .
Усеченный конус характеризуется следующими элементами (рис. 1):
1. D и d – диаметры и большего именьшего оснований конуса;
2. l –высота конуса, расстояние между основаниями конуса;
3. угол конуса 2a – угол между двумя образующими, лежащими в одной плоскости, проходящей через ось конуса;
4. угол уклона конуса a – угол между осью и образующей конуса;
5. уклон У – тангенс угла уклона У = tg a = (D –d )/(2l ) , который обозначается десятичной дробью (например: 0,05; 0,02);
6. конусность – определяется по формуле k = (D –d )/l , и обозначается с использованием знака деления (например, 1:20; 1:50 и т. д.).
Конусность численно равна удвоенному уклону.
Перед размерным числом, определяющим уклон, наносят знак Ð, острый угол которого направлен в сторону уклона. Перед числом, характеризующим конусность, наносят знак, острый угол которого должен быть направлен в сторону вершины конуса.
В массовом производстве на станках-автоматах для точения конических поверхностей используются копировальные линейки на один неизменный угол наклона конуса, который может изменяться только при переналадке станка с другой копировальной линейкой.
В единичном и мелкосерийном производстве на станках с ЧПУ точение конических поверхностей с любым углом конуса при вершине осуществляется подбором соотношения скоростей продольной и поперечной подачи. На станках, не оснащенных ЧПУ, обработка конических поверхностей может быть произведена четырьмя способами, перечисленными ниже.
Обработку конических поверхностей на токарных станках выполняют различными способами: поворотом верхней части суппорта; смещением корпуса задней бабки; поворотом конусной линейки; широким резцом. Применение того или иного способа зависит от длины конической поверхности и угла уклона конуса.
Обработка наружного конуса способом поворота верхних салазок суппорта целесообразна в тех случаях, когда необходимо получить большой угол уклона конуса при сравнительно небольшой его длине. Наибольшая длина образующей конуса должна быть несколько меньше хода каретки верхнего суппорта. Обработка наружного конуса способом смещения корпуса задней бабки удобна для получения длинных пологих конусов с малым углом уклона (3...5). Для этого корпус задней бабки сдвигают в поперечном направлении от линии центров станка по направляющим основания бабки. Обрабатываемая заготовка закрепляется между центрами станка в поводковом патроне с хомутиком. Обработку конусов с помощью конусной (копировальной) линейки, закрепленной с задней стороны станины токарного станка на плите, применяют для получения пологого конуса значительной длины. Заготовку крепят в центрах или в трехкулачковом самоцентрирующемся патроне. Резец, закрепленный в резцедержателе суппорта станка, получает одновременное перемещение в продольном и поперечном направлениях, в результате чего обрабатывает коническую поверхность заготовки.
Обработку наружного конуса широким резцом применяют при необходимости получения короткого конуса (l<25 мм) с большим углом уклона. Широкий проходной резец, режущая кромка которого длинней образующей конуса, устанавливают в резце держатель так, чтобы главная режущая кромка резца составляла с осью заготовки угол а, равный углу уклона конуса. Обработку можно вести как с продольной, так и с поперечной подачей. На чертежах деталей часто не указывают размеры, необходимые для обработки конус и их необходимо подсчитывать. Для подсчета неизвестных элементов конусов и их размеров (в мм) можно пользоваться следующими формулами
а) конусность K= (D--d)/l=2tg
б) угол уклона конуса tg = (D--d)/(2l) = K/2
в) уклон i = K/2=(D--d)/(2l) = tg
г) больший диаметр конуса D = Кl+d = 2ltg
д) меньший диаметр конуса d = D-- К1 = D--2ltg
е) длина конуса l = (D--d)К = (D--d)/2tg
Обработку внутренних конических поверхностей на токарных станках выполняют также различными способами: широким резцом, поворотом верхней части (салазок) суппорта, поворотом конусной (копировальной) линейки. Внутренние конические поверхности длиной до 15 мм обрабатывают широким резцом, главная режущая кромка которого установлена под требуемым углом к оси конуса, осуществляя продольную или поперечную подачу. Этот способ применяют в том случае, когда угол уклона конуса большой, а к точности угла уклона конуса и шероховатости поверхности не предъявляют высоких требований. Внутренние конусы длинней 15 мм при любом угле наклона обрабатывают поворотом верхних салазок суппорта с применением ручной подачи.
