2. Токарные станки. Общие сведения

Токарные станки составляют, значительную долю станочного парка и подразделяются на универсальные и специализированные. Универсальные станки делятся на токарно-винторезные и токарные, последние, не имеют ходового винта для нарезания резьбы резцом. Основными параметрами токарных станков являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной и наибольшее расстояние между центрами. Например: 16К20П - токарно-винторезный станок повышенной точности с высотой центров 200 мм; с наибольшей длиной обрабатываемой детали 710…1000 мм.

Классификация: Основные тины токарных станков:

• токарные и лобовые токарные (6-й тип);

• токарно-карусельные (5-й тип);

• токарно-револьверные (3-й тип);

• автоматы и полуавтоматы (одношпиндельные 1-й тип; многошпиндельные - 2-й тип) и т.д.

Назначение токарных станков. Токарные станки предназначены для обработки поверхностей, имеющих форму тел вращения, преимущественно лезвийным инструмен­том и выполнения самых разнообразных операций, а именно: обработка наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и тор­цевых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб и спи­ралей; отрезки, сверления, зенкерования и развертывания отвер­стий. Эти станки используются главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производств.

Движения в станке. Главное движение - вращение шпинделя с заготовкой, движения подачи - перемещение каретки суппорта в продольном и салазок в поперечном направлениях. Вспомогательные движения: быстрые пере­мещения суппорта в продольном и поперечном направлениях; ручные перемещения суппорта и задней бабки, поворот резцедержателя.

Рис. 1.9. Универсальный токарно-винторезный станок модели 16К20:

1 – Передняя бабка, 2 – коробка подачь, 3 – сменные зубчатые колёса, 4 – шпиндельная бабка, 5 – органы управления, 6 – люнет, 7 – суппорт, 8 – резцедержатель, 9 – фартук, 10 – задняя бабка, 11 – станина.

Основные узлы. Станина, с передней и задней тумбой, которая играет роль несущей системы для соединения между собой всех узлов станка; пе­редняя бабка 1, в которой помещена коробка скоростей и шпиндель; коробка подач 2 является составной частью цепи подач и обеспечи­вает автоматическое перемещение с заданной скоростью резца, зак­репленного на суппорте. Коробка подач заимствует движение от шпинде­ля и передает на ходовой вал или ходовой винт. Далее движение передается на фартук. В фартуке вращательное движение ходового винта или вала преобразуется в поступательное перемещение суппор­та, с кареткой которого фартук жестко связан. Суппорт предназна­чен для перемещения закрепленных на нем в резцедержателе режущих инструментов.

В пиноле задней бабки может быть установлен центр для под­держки обрабатываемой детали или стержневой инструмент (сверло, развертка) для обработки отверстий.

Более подробно ознакомиться с конструкцией основных узлов станка, а также с методами наладки станка на различные виды ра­бот при выполнении лабораторных работ.

Особенности обработки. При смене инструмента, путем поворота резцедержателя, точность позиционирования вершины резца составляет 0,05...0,1 мм. Поэтому обработка ведется методом "пробных ходов", т.е. после поворота резцедержателя производят обточку на небольшой длине, замер диаметра детали и определение положения резца по результатам измерения, это снижает производительность.

Перспективы развития данного типа оборудования. С целью повышения точности и производительности, универ­сальные станки оснащают устройствами цифровой индикации и управ­ления, которые позволяют производить цифровой отсчет перемещений, точное позиционирование суппорта в заданной точке и т.д. или см. подроб­но в разделе Системы Управления, 16К20ВФ1.

Наладка станка на выполнение различных работ. Экономически достижимая точность и шероховатость. Для изучения конструкции и кинематики механизмов металлоре­жущих станков и самостоятельно рассмотреть токарно-винторезный станок мод. 16К20 [2 стр. 28...36; 1 стр. 64...70], а также озна­комится с токарно-винторезным станком 16К20, УТ16В при выполнении лабораторных работ.

Механизм главного движения. В качестве механизма главного движения применяют индивидуальный привод, который состоит из электродвигателя, ременной или зубчатой передачи, коробки скорос­тей со шпинделем (шпиндельной бабки).

Коробка скоростей предназначена для изменения частоты враще­ния выходного вала шпинделя.

Коробка скоростей представляет многоваловый редуктор, передаточное отношение которого может меняться дискретно с пока­зателем геометрической прогрессии φ, а выходной, вал которого яв­ляется шпинделем и предназначен для установки и закрепления заготовки.

Звено увеличения шага применяется в токарно-винторезных, затыловочных и других станках для нарезания резьб с шагом большем, чем шаг ходового винта.

Для нарезания резьб повышенной точности предусмотрено непос­редственное соединение ходового винта с выходным валом коробки подач (сокращение длины кинематической цепи).

Механизм подач. Механизм подач предназначен для сообщения инструменту движения подачи. Особенностью токарных станков яв­ляется то, что движение подачи заимствуется от шпинделя. Это свя­зано с необходимостью согласования вращательного и поступательно­го движений при обработке винтовых поверхностей. Механизм подач включает в себя гитары сменных колес, коробку подач, фартук и хо­довые винты, и ходовой вал.

Гитары. Гитарой называется механизм настройки кинематичес­кой цепи с помощью сменных зубчатых колес. Гитары делят на парносменные, двухпарные и многопарные. Парносменная гитара состоит из двух сменных колес (рис. 1.10). Расстояние между осями постоянное, поэтому сумма зубьев сменных колес, установленных на оси, будет всегда постоянной: Z1 + Z2=const. Это снижает диапазон настройки кинематической цепи.

Двухпарная гитара состоит из корпуса 1, оси 2, фиксирующего болта 3 и сменных колес. В двухпарной гитаре установлены четыре сменных колеса. Поскольку сумма зубьев сцепляемых колес при раз­личных настройках различна, в корпусе гитары предусмотрен паз, позволяющий перемещать ось 2 и таким образом осуществлять зацеп­ление сменных колес I и 14 различных диаметров. Болтом 3 фикси­руют корпус гитары в требуемом положении для сцепления 11 с 22.

Двухпарные гитары обеспечивают широкий диапазон настройки кинема­тической цепи, их применяют в универсальных металлорежущих стан­ках, При выполнении настроек на двухпарной гитаре необходимо соб­людать условия сцепляемости сменных колес: Z1+Z2>Z3+N; Z3+Z4>Z2+n. Сумма зубьев двух сцепляемых колес должна быть больше последующего колеса на 15...20 зубьев, иначе зубчатое ко­лесо будет перекрывать вал.

Многопарная гитара состоит из более чем четырех сменных ко­лес. В корпусе такой гитары делаются два и более пазов.

Коробка подач. Коробка подач предназначена для дискретного изменения частоты вращения с целью получения заданной подачи или шага. В универсальных станках число различных подач может быть большим, например, в токарно-винторезных станках мод. 16К20 вы­полнено 48 простых подач и 149 для нарезания шагов резьб.

В специализированных станках число подач может быть меньше, например, в затыловочном станке мод. 1811 всего шесть простых по­дач. Настройку на шаг резьбы в этом станке производят подбором зубчатых колес гитары, за счет чего достигается многовариантность настройки.

Фартуки. Фартук 12 предназначен для передачи движения от ко­робки подач к суппорту (или столу). Передача движения происходит с помощью ходового вала, зубчатых колес, червячной передачи, муфт и реечной передачи или непосредственно ходовым винтом и ма­точной гайкой, смонтированных в корпусе фартука.

Поскольку движения от ходового валика и ходового винта неза­висимы, во избежание одновременного их включения в корпусе фарту­ка выполняют блокирующий механизм.

В некоторых моделях станков в фартук вводится предохрани­тельный механизм (падающий червяк, шариковая муфта и т.п.). Пре­дохранительный механизм служит не только для предохранения от перегрузок, но и для работы суппортом по упору.

Наладка токарных станков на выполнение основных видов работ (см. лабораторные работы).

Нарезание многозаходной резьбы. Для нарезания резьбы задан­ного шага механизм подачи должен за один оборот заготовки пере­местить суппорт на величину хода резьбы ; где К - чис­ло заходов нарезанной резьбы. После нарезания первой нитки заго­товку поворачивают на часть оборота = 1/R; предварительно разом­кнув винторезную цепь, или, оставляя заготовку неподвижной, пере­мещают инструмент вместе с резцовыми салазками в продольном направлении на величину шага резьбы Рн.

2.2. ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СТАНКИ.

Токарно-револьверные станки предназначены для обработки в серийном производстве деталей сложной формы, когда согласно технологическому прочесу требуется последовательность применения многих инструментов.

Револьверные станки отличаются от токарно-винторезных тем, что не имеют задней бабки и ходового винта, а имеют продольный суппорт, несущий револьверную головку, в гнездах которой может быть установлен разнообразный инструмент.

Сейчас токарно-револьверный станок заменен на станок с ЧПУ.

2.3. ТОКАРНО-ЛОБОВЫЕ И КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ.

Для обработки коротких заготовок большого диаметра и небольшой длины в единичном производстве применяются токарно-лобовые станки. При сравнительно небольшой длине они имеют планшайбу большого диаметра. Задней бабки станки не имеют.

Ввиду невысокой точности и сложности установки заготовки на вертикальной планшайбе, а также низкой производительности, лобовые станки применяются редко, они вытеснены более совершенными карусельными станками.

Токарно-карусельные станки применяются для обработки тяжелых деталей большого диаметра и сравнительно небольшой длины. На этих станках можно выполнять почти все токарные операции.