Токарный станок описание частей. Токарная обработка материалов
Устройство токарных станков
К атегория:
Токарное дело
Устройство токарных станков
Основные сведения о кинематике токарных станков. Кинематическая связь в токарных станках осуществляется посредством передач, с помощью которых вращательное движение с одного вала (рис. 49) передается другому II или вращательное движение преобразуется в поступательное. Наиболее простая передача - ременная, которая может быть плоскоременной (рис. 49, а) или клиноременной (рис. 49, б), кроме того, передача может быть зубчатой (рис. 49, в) и цепной (рис. 49,г). В коробках скоростей в основном применяют зубчатые передачи: цилиндрические (рис. 50, а), конические (рис. 50,6), червячные (рис. 50, в), винтовые (рис. 50, г), реечные (рис. 50) и шарикороли-ковые (рис. 50, е) в направляющих узлах. Применение передач в токарном станке показано на рис. 51.
Рис. 50. Виды передач в коробках сноростей
Рис. 51. Передачи, используемые в тонарном станне
Рис. 52. Различные виды передач
Рис. 53. Кинематичесная пара
Кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, например передача движения с вала / на вал II (рис. 53, а) или преобразование одного движения А в другое Б (рис. 53, б).
Рис. 54. Изменение направления вращения в узлах токарного станна
Рис. 55. Кинематичесная цепь
Рис. 56. Кинематичесная цепь с четным (а) и нечетным (б) числом зацеплений
Рис. 57. Кинематичесная цепь норобки сноростей тонарно-винторезного станка
Рис. 58. Основные узлы тонарно-винторезного станка
Рис. 59. Передняя бабна
Рис. 60. Шпиндельный узел с опорами
Пример кинематической цепи указан на рис. 55. Знак передаточного отношения кинематической цепи положителен, если направление вращения конечного и начального звеньев цепи одинаковое, и отрицателен, если направления их вращения различны.
Положительный знак передаточного отношения кинематической цепи обеспечивается, если кинематическая цепь состоит из четного числа зацеплений (рис. 56, а), и отрицательный, если число зацеплении нечетное (рис. 56,6).
Кинематической цепью станка называют совокупность соединенных между собой кинематических пар, передающих движение от источника движения до конечного звена - рабочего органа станка шпинделя (рис. 57).
Основные узлы станка. Основными узлами токарно-винторезного станка являются: станина (рис. 58), передняя бабка (коробка скоростей), задняя бабка, коробка подач, фартук и суппорт.
Рис. 61. Способы крепления тонарного патрона в шпинделе
Рис. 62. Задняя бабка
Рис. 63. Суппорт
Рис. 64. Фартун и его узлы
Рис. 66. Поперечные (а) и верхние (б) салазни
Рис. 67. Лимбы
Рис. 68. Резцедержатели
Передняя бабка (рис. 59) состоит из шпиндельного узла с опорами (рис. 60) и служит для передачи вращения заготовки, закрепленной в патроне посредством конусного (рис. 61, а) или резьбового (рис. 61, б) соединения на фланце патрона.
Задняя бабка служит для центрирования второго конца заготовки или инструмента и состоит из основания (рис. 62), корпуса, пиноли, маховичка, рукоятки крепления задней бабки к станине и рукоятки зажима пиноли. В переднем конце пиноли имеется конусное гнездо, в которое вставляется центр или режущий инструмент (сверло, зенкер, развертка и др.).
Суппорт предназначен для крепления и перемещения резца в процессе резания (рис. 63). Резец закрепляют в резцедержателе, установленном на верхних салазках. Суппорт может перемещаться вручную посредством шестерни (рис. 64) и рейки, а также механически посредством ходового вала. Механическое перемещение суппорта при нарезании резьб осуществляется с помощью ходового винта и разъемной (маточной) гайки (рис. 65).
Поперечные салазки служат для перемещения резца к заготовке (рис. 66, а). На них устанавливают верхние салазки (рис. 66, б). Подача резца как в поперечном, так и в продольном направлении производится маховиками с лимбами для установки на требуемый размер обработки (рис. 67).
Рис. 69. Коробка подач
Рис. 70. Передача движения от шпинделя н ходовому
Рис. 71. Привод токарного станка винту (а) при правом (б) и левом (в) вращении ходового винта
Рис. 72. Органы управления тонарно-винторезного станна 16К20
Резцедержатели предназначены для крепления резцов на станке. В одноместном резцедержателе (рис. 68, а) резец закрепляют одним винтом. Более надежное крепление резца обеспечивает резцедержатель (рис. 68, б), в котором резец закрепляют двумя винтами. На универсальных станках применяют четырехместные резцедержатели (рис. 68, в), позволяющие одновременно устанавливать четыре резца.
Коробка подач, обеспечивая движение ходового вала или винта (рис. 69), позволяет изменять их частоту вращения (рис. 70) переключением блоков зубчатых колес с помощью рычагов и рукояток.
Привод токарного станка состоит из электродвигателя (рис. 71) и механизма передачи движения. Расположение и назначение органов управления токарно-винторезного станка 16К20 показаны на рис. 72: 1 - рукоятка управления фрикционной муфтой главного привода; 2 - вариатор подачи шага резьбы и отключение механизма подачи; 3-вариатор подачи и типа нарезаемой резьбы; 4 - вариатор подачи шага резьбы; 5 - переключатель на левую или правую резьбу; 6 - рукоятка установки нормального или увеличенного шага резьбы и положения при делении резьбы на заходы (мно-гозаходной); 7 и 8 - рукоятки установки частоты вращения шпинделя;
Рис. 73. Трехкулачновый самоцентрирующий патрон с обратными (а) и прямыми (б) нулачками
Рис. 74. Спиральный трехкулачновый самоцентрирующий патрон: 1-ведущая шестерня; 2-диск; 3-кулачки токарного зажимного патрона; 4-зубчатый обод
Рис. 75. Патроны с эксцентриковым (а), винтовым (б) и реечным (в) приводом
Приспособления и вспомогательный инструмент токарных станков предназначены для установки и крепления заготовок и инструмента. Наиболее широко применяют токарные патроны, центры, оправки, люнеты, планшайбы, переходные втулки и хомутики.
Токарные патроны предназначены для крепления в них заготовок или инструмента. Самоцентрирующие трехкулачковые патроны (рис. 73) предназначены для установки и крепления симметричных заготовок. Они наиболее удобны в работе, не требуют много времени на установку и крепление заготовки. Для перемещения кулачков в патроне служат диски со спиральной канавкой (рис. 74). Патрон с эксцентриковым зажимом кулачков показан на рис. 75,а. Для перемещения служат также винтовой (рис. 75, б) и реечный (рис. 75, в) приводы. В последнем при вращении винта рейка перемещает колесо, посредством которого перемещаются другие рейки с кулачками. На рис. 76 показан двухкулачковый патрон с винтовым приводом (рис. 76, а) и самозажимной патрон с рифельными кулачками (рис. 76, б), а на рис. 77 - пневматический патрон.
Рис. 76. Двухкулачковый патрон с винтовым приводом (а) и самозажимной патрон с рифельными нулачками (б): 1-корпус; 2-рифельные кулачки; 3-упор; 4-крышка
Рис. 77. Пневматический патрон: 1-шток; 2-штанга; 3,4-ползун с конической втулкой; 5-двухплечий рычаг; 6,7-вспомогательные и основные зажимные кулачки
Рис. 78. Четырехнулачновый несамоцентрирующий патрон (а) и планшайба (б): 1 - Т-образные направляющие пазы; 2 - сквозные пазы
Рис. 79. Цанговый патрон: а - для обработки с малой точностью; б - для обработки с повышенной точностью
Рис. 80. Роликовый самозажимной патрон
Для крепления несимметричных заготовок применяют четырехкулач-ковые несамоцентрирующие патроны (рис. 78, а). В этом патроне зажимные кулачки перемещаются независимо друг от друга. Для крепления несимметричных заготовок используют также планшайбы (рис. 78,6).
Рис. 81. Поводковый патрон с отогнутым хомутиком (а) и с предохранительным кожухом (б)
Рис. 82. Сверлильный самоцентрирующий патрон
Рис. 83. Токарные центры: L-длина центра; I -длина посадочного места
Для крепления заготовок небольших диаметров применяют цанговые и роликовые самозажимные патроны. Цанговый патрон (рис. 79) состоит из цанги и корпуса. Каждая цанга имеет определенный диаметр отверстия. При переходе на обработку заготовки другого диаметра цангу меняют. В роликовом самозажимном патроне (рис. 80) заготовки крепят тремя роликами, которые, перекатываясь по поверхностям А, В, С, заклиниваются между этими поверхностями и заготовкой.
При обработке заготовок в центрах применяют поводковые патроны (рис. 81). Для крепления сверл и другого концевого инструмента применяют сверлильные самоцентрирующие патроны (рис. 82).
Центры. Токарные центры (рис. 83) исспользуют для крепления заготовок на станке. Центр имеет рабочую часть (рис. 84), на которой крепят заготовку, и хвостовик 2 в виде конуса, которым центр вставляют в пиноль. Цилиндрическую часть хвостовика устанавливают в гнездо пиноли. Прямые конуса (рис. 84, а) применяют для установки заготовок обычными (внутренними) центрами. Для заготовок с наружными центрами применяют обратные центры (рис. 84, б), которые используют для тонких заготовок. При обработке торца заготовки при работе в центрах применяют полуцентры (рис. 84, в). При обработке конических поверхностей с большим уклоном целесообразно применять центры со сферической поверхностью (рис. 84, г). Заготовки, имеющие большие центровые отверстия или детали типа втулок, закрепляют с помощью рифельных центров (рис. 84,d). При таком способе крепления можно обтачивать заготовку по всей длине за одну установку. При обработке точных заготовок на больших скоростях применяют прямые центры с острием, оснащенным твердым сплавом (рис. 84, е). При черновых работах, при работе в центрах применяют вращающиеся центры (рис. 84, ж). Вращающийся центр устанавливают в пиноли задней бабки. При обработке заготовок больших диаметров, когда необходимо обильное смазывание трущихся поверхностей центров, применяют центры с принудительным поступлением смазочного материала (рис. 84, з). В массовом производстве при обработке однотипных заготовок на полуавтоматах применяют плавающие центры (рис. 84, и). Их устанавливают в пиноли передней бабки.
Рис. 84. Типытонарных центров
Оправки. Для крепления при обработке деталей типа втулок и получения соосности между внутренней и наружной поверхностями применяют различные виды оправок. При выполнении легких работ, когда срезают небольшие слои металла, применяют конические оправки (рис. 85, а). Поверхность оправки выполнена с небольшой конусностью, что позволяет закрепить заготовку на оправке. Такая оправка может быть применена только для одного базового отверстия. При тяжелых условиях работы применяют оправку, показанную на рис. 85, б. Заготовку устанавливают на цилиндрическую поверхность оправки и зажимают гайкой через быстросменную шайбу. Недостатком таких оправок является пониженная точность обработки, так как между цилиндрически соприкасающимися поверхностями заготовки и оправки имеются зазоры. Для устранения этого недостатка применяют оправки, показанные на рис. 85, в, г, д. На коническую поверхность оправки устанавливают прижимную цангу с цилиндрической наружной поверхностью, что позволяет обрабатывать заготовки с точностью 6-7-го квалитетов. Применяют также оправку с упругим посадочным корпусом (рис. 85, е).
Рис. 85. Оправки
Рис. 86. Схема быстродействующих зажимных оправок
Рис. 87. Люнеты
Рис. 88. Переходные конуса и втулки
Рис. 89. Специальные втулки-оправни
Широко применяют быстродействующие зажимные оправки с роликовыми (рис. 86, а, б, в) и кулачковыми (рис. 86, г) зажимами. Заготовка в таких оправках зажимается за счет перемещения роликов или кулачков относительно зажимного профиля.
Люнеты. Длинные и тонкие заготовки, длина которых в 10-15 раз больше диаметра, при обработке прогибаются. В результате получается деталь неправильной формы. Во избежание прогиба заготовки применяют неподвижные (рис. 87, а, б, г) и подвижные (рис. 87, в) люнеты. Неподвижные люнеты закрепляют на направляющих станины токарного станка. Заготовку обрабатывают с двух сторон с переустановом. Подвижные люнеты закрепляют на каретке суппорта и перемещают вместе с кареткой. В отличие от неподвижного люнета, имеющего три опоры (кулачка), у подвижного люнета только два кулачка, на которые опирается заготовка во время обработки.
Переходные втулки. Для крепления на станке инструмента применяют переходные втулки и конусы (рис. 88). Переходные втулки применяют для крепления сверл и другого конического инструмента в пиноли задней бабки тогда, когда размеры конуса инструмента не соответствуют размеру внутреннего конуса пиноли задней бабки. Иногда применяют специальные втулки-оправки, которые закрепляют в резцедержателе (рис. 89).
Рис. 90. Хомутини
Рис. 91. Поводковая оправка
Рис. 92. Физико-механические свойства материалов, применяемых при изготовлении режущего инструмента
Хомутики (рис. 90) предназначены для передачи вращения заготовке при ее обработке в центрах. Самыми распространенными являются хомутики, показанные на рис. 90, а, б. Хомутики надевают на заготовку и закрепляют. Вращение передается через поводок хомутика. При обработке однотипных заготовок применяют самозахватывающие хомутики (рис. 90, в, г). В этом случае захват заготовки производится без участия рабочего. Часто применяют безопасный хомутик с поводком (рис. 90, д). На рис. 91 показана поводковая оправка, которую применяют также как хомутики для передачи вращения заготовке.
Токарно-винторезные станки имеют практически однотипную компоновку, примером которой может служить станок 1К62 (рис. 89.
Рис. 89. Общий вид токарно-винторезного станка 1К62:
А - передняя (шпиндельная) бабка; Б - суппорт; В - задняя бабка; Г - фартук; Д - станина; Ж - коробка подач; 1,4 - рукоятки управления коробкой скоростей; 2 - грибок переключения звена увеличения шага; 3 - грибок управления реверсом для нарезания правых и левых резьб; 5 - маховик ручного продольного перемещения суппорта; в - ползун с пуговкой для включения и выключения реечного зубчатого колеса фартука; 7 - рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 8 - кнопочная станция; 9 - рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта; 10 - кнопка включения быстрых перемещений суппорта; 11 - рукоятка включения, выключения и реверсирования продольной и поперечной подач суппорта; 12, 14 - рукоятки включения, выключения и реверсирования вращения шпинделя; 13 - рукоятка включения маточной гайки фартука; 15, 16 -рукоятки управления коробкой подач
Основными его узлами являются станина, передняя (шпиндельная) бабка, в которой может быть размещена коробка скоростей, коробка подач, суппорт с резцедержателем и фартуком, задняя бабка.
Станина служит для монтажа всех основных узлов станка и является его основанием. Наиболее ответственной частью станины являются направляющие. Направляющие бывают различной формы: плоские, призматические и комбинированные. По ним перемещаются каретка суппорта и задняя бабка.
Передняя бабка крепится на левом конце станины. В ней находится коробка скоростей станка, основной частью которой является шпиндель, вращающийся в подшипниках качения или скольжения. Шпиндель обычно имеет сквозное отверстие, в которое может проходить обрабатываемый прутковый материал. На переднем конце шпинделя имеются посадочные поверхности для установки патрона или планшайбы, а внутри - коническое отверстие, куда может вставляться хвостовик центра.
На рис. 90 показан передний конец шпинделя станка 1К62. Канавка 1 предназначена для предохранителей, предотвращающих самопроизвольное свинчивание патронов при остановке станка. В корпусе передней бабки размещен также механизм коробки скоростей. Развертка коробки скоростей станка 1К62 показана на рис. 91. В некоторых станках коробка скоростей размещена в передней тумбе станины. В этом случае коробка скоростей связана со шпинделем ременной передачей. Такие станки называются станками с разделенным приводом.
Задняя бабка (рис. 92) служит для поддержания обрабатываемой детали при работе в центрах, а также закрепления инструментов, предназначенных для обработки отверстий (сверл, зенкеров, разверток) и нарезания резьбы (метчиков, плашек). Задняя бабка имеет возможность перемещаться по направляющим станины 9. Относительно направляющей плиты 12 корпус 13 бабки может перемещаться в поперечном направлении от винта 11. Бабка закрепляется на станке с помощью рукоятки, прижимающей (через эксцентрик) бабку к станине башмаком 10. Дополнительное более надежное закрепление осуществляется винтом. Пиноль 3 вместе с центром 1 перемещается в осевом направлении от маховика 6 и винтовую пару 4 -6. От поворота пиноль удерживается шпонкой. Закрепляют пиноль рукояткой 2, винт которой сводит сухари 7 и 8 с цилиндрическими вырезами. Корпус задней бабки может иметь замок для соединения с суппортом, например, при сверлении для сообщения механической подачи инструменту, установленному в задней бабке.
Рис. 90. Передний конец шпинделя токарно-винторезного станка 1К62
Коробка подач (рис. 93) служит для передачи вращения от шпинделя или от отдельного привода ходовому валу 2 или ходовому винту 1, а также для изменения их частоты вращения с целью получения необходимых подач или определенного шага при нарезании резьбы. Это достигается изменением передаточного отношения коробки подач. Коробка подач связана со шпинделем станка гитарой со сменными зубчатыми колесами.
Рис. 91. Развертка коробки скоростей станка 1К62:
1 - шкив; 2 - реверсивная фрикционная муфта; 3 - ось; 4 - рукоятка для переключения блоков на валу IV; 5 - маховик механизма реверса и уменьшения подачи; 6 - маховик для переключения двойного блока на валу VII; 7 - маховик управления блоками зубчатых колес на валах 11 и III
Фартук (рис. 94) предназначен для преобразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное поступательное движение суппорта.
Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи. Суппорт (рис. 95) состоит из каретки (нижних салазок) 1, которая перемещается по направляющим станины; поперечных салазок 2, скользящих по направляющим каретки 1 в поперечном, к оси заготовки, направлении; поворотной части 4 с направляющими, по которым перемещается резцовая каретка (верхняя каретка) 3. Движение каретке и поперечным салазкам можно сообщать как автоматически, так и вручную. Поворотную часть суппорта 4 можно устанавливать под углом к линии центров станка. Резцовая каретка 3 перемещается по направляющим поворотной части только вручную. У суппорта имеется задний резцедержатель, который устанавливается на поперечных салазках. Он используется для прорезания канавок.
Рис. 92. Задняя бабка станка 1К62
Управление перемещением каретки и поперечных салазок суппорта осуществляется одной рукояткой (рис. 96). Направление перемещения рукоятки при включении того или иного движения совпадает с направлением перемещения суппорта в четырех направлениях. Быстрое перемещение суппорта осуществляется от отдельного электродвигателя, который расположен в правой части станины и сообщает ускоренное движение ходовому валу. Этот электродвигатель включается кнопкой К, расположенной на рукоятке.
Рис. 95. Суппорт станка 1К62
Задняя бабка токарного станка предназначается для поддержания обрабатываемой заготовки, которая крепится непосредственно в этот узел. заготовка вращается относительно своей оси, пока подвергается обработке режущим инструментом. В устройства также можно закреплять сами инструменты, такие как зенкеры, сверла, метчики, плашки, центра, развертки и так далее. Она расположена на станине, а положение центра в данном случае зависит от того в какой именно последовательности производится крепление болтов. В процессе настройки следует избегать ударов по корпусу, так как они могут сбить положение центра. Поэтому могут возникать проблемы как выставить заднюю бабку. Перемещение данного технического узла станка происходит вручную, так как она передвигается по направляющим станины. Операции по закреплению осуществляются при помощи рукоятки.
фото:задняя бабка токарного станка
Сам же , а также другие модели, используется для обработки деталей, таких как валы, диски, втулки и прочие цилиндрические заготовки. Они обрабатываются точением, которое проходит внутри и снаружи детали, в зависимости от используемого резца. Данное оборудование весьма распространено в современной промышленности, поэтому все узлы у него являются точно выверенными.
Данный элемент токарного станка имеет такие основные конструктивные детали:
- Основание устройства или плита;
- Корпус задней бабки
- Пиноль;
- Маховик (колесо перемещения пиноли);
- Рукоятка маховика (фиксация задней бабки);
- Винт для поперечного перемещения задней бабки.
фото:устройство задней бабки токарного станка
Как правило, плита во всех моделях делается плоской. Во время работы следует обеспечивать максимально надежное крепление. Выступ поперечины необходимо располагать в щели, образуемой направляющими станка.
Принцип работы задней бабки
Задняя бабка токарного станка имеет отверстие в пиноли, куда вставляются инструменты для обработки. Во время работы она передвигается по станине, чтобы подобрать подходящее расстояние, соответствующее размерам обрабатываемой заготовки. В зависимости от типа работ, в заднюю бабку помещают как вращающиеся детали, так и неподвижные. Все перемещения осуществляются во время подготовительных процессов, тогда как во время работы этот узел остается неподвижным.
Основные движения
Задняя бабка токарного станка перемещается в тех случаях, когда происходит зацепление выступа планок. Тогда же может включиться автоматическое перемещение суппорта.
Перемещение задней бабки вдоль станины происходит при помощи специальной рукоятки. Это может применяться для установки заготовки в центре устройства, для подведения резца к детали, а также для поворота револьверной головки. Если станок имеет средние размеры, то перемещение происходит благодаря повороту небольшой шестерни, которая располагается в кронштейне. Она зацепляется с рейкой станка. Если же размер станка является большим, то эта процедура осуществляется при помощи электрического привода.
Перемещение пиноли осуществляется в осевом направлении. Движение подачи здесь также происходит при помощи осевого перемещения. Здесь нет разницы, закрепляется в пиноли режущий инструмент или обрабатываемая заготовка, так как вращательные движения определятся операциями, которые производятся на станке.
Юстировка и настройка задней бабки
Перед тем как вставить деталь в заднюю бабку, следует ее отрегулировать. В первую очередь нужно определить соосность. Для этого задняя бабка токарного станка 1К62 подводится к вершине противоположного узла, чтобы расстояние между ними было не более 0,5 мм. После этого нужно закрепить пиноль и проверить, можно и на глаз, насколько совпадают вершины по горизонтальной плоскости. Если они не совпадают, то регулировка соосности осуществляется путем перемещения задней баки.
Еще один способ регулировки предполагает зажатие заготовки в кулачках с последующим ее протачиванием по диаметру, которые должен совпадать с диаметром пиноли задней бабки. Измерения здесь осуществляются микрометром. На самой пиноли и на проточке индикатор выставляется в нулевом положении. Чтобы избежать люфтов во время регулировки, все должно быть надежно зажато. Поджатие детали в центрах также должно быть с одинаковым усилием. Такое пробное протачивание позволяет отрегулировать заднюю бабку для серийной работы с партией деталей и добиться точности до нескольких сотых миллиметров погрешности.
Ремонт задней бабки
Ремонт задней бабки 16К20 зачастую предполагает восстановление точности сопряжения поверхности корпуса, станины и мостика, а также выставление правильных центров и восстановление точности отверстий в корпусе. Восстановление отверстий, которые предназначаются под пиноль, является одной из самых трудоемких операций. Их ремонтируют при помощи притира, а также расточек, что требует последующей доводки акриловыми пластами. Для мало изношенных отверстий подходят обыкновенные притиры, а восстановление центров происходит при помощи компенсационных накладок.
Когда ремонтируют пиноли задней бабки, то здесь применяются операции по шлифовке поверхности наружного диаметра. Для восстановления конусного отверстия используют компенсационную втулку. Это изделие имеет снаружи цилиндрическую форму, а внутри конусную. Зачастую ее производят из легированной стали, а после этого закаливают. Наружный диаметр втулки должен изготавливаться по расточному отверстию и при этом иметь небольшой зазор, примерно в 0,05 мм.
На корпусе зачастую приходится ремонтировать отверстия под подшипники. Ремонт осуществляется путем замены корпусов изношенного узла. После этого требуется подогнать внутренний диаметр по имеющимся подшипникам, а также выверить радиальное биение.
Создание множества разнообразных моделей станков, которые конструктивно отличаются друг от друга, дало возможность осуществить автоматизацию обрабатывания металлических изделий. Токарный станок по металлу считается наиболее популярным на данный момент устройством станочного типа. Возможно приобрести настольные станки. Они не так функциональны, как стандартные, однако с успехом используются домашними умельцами и частными мастерами. Различные их модели располагают отличающимися характеристиками.
Принцип работы
Токарное обрабатывание металлических деталей считается наиболее распространенной операцией, осуществляемой на производстве. Соответственно со статистическими данными, больше 60% всех металлических изделий обрабатывается с помощью данной технологической операции. Сегодня обычные устройства используются редко, их практически повсеместно заменили на агрегаты с ЧПУ, дающие возможность выполнять высокоточную обработку.
Ключевые технические характеристики токарного станка следующие:
- наибольший допустимый радиус обтачиваемого изделия;
- наибольшая дистанция промеж центров станочного устройства;
- наибольший диаметр детали, фиксируемой над суппортным элементом для обрабатывания.
В пиноль задней бабки устанавливаются необходимые приспособления (развертки, сверлильные инструменты). Задняя бабка двигается по направляющим станины, останавливается в требуемом месте. Суппортный элемент располагается промеж задней и передней бабки. При обрабатывании каретка станет передвигаться по направляющим, перемещать резец продольно заготовке. Держатель резца выбирается при учете уровня нагрузки на режущий инструмент, материала изделия. Для несложной обработки обычно берутся одиночные держатели резца. На выпускаемых сегодня станочных агрегатах установлены резцовые головки. Это высокопрочные элементы, на которых возможно зафиксировать четыре режущих инструмента одновременно.
Устройство токарного станка по металлу таково, что он функционирует благодаря электрическому мотору, который оснащен ременным приводом из материала высокой плотности. Ремень объединяет движок и ступенчатый шкив. Натяжение ремня должно быть достаточным для производительной работы.
Типы станков
- Токарно-винторезные. Предоставляют возможность точить конусы, создавать разные типы нарезок. Считаются самыми универсальными устройствами. Почти не используются на крупносерийном производстве.
- Токарно-карусельные. Предназначаются для обрабатывания крупногабаритных изделий. Позволяют точить и растачивать цилиндры, конусы, выполнять подрезку торцов и прорезку углублений.
- Лоботокарные. Предназначаются для обрабатывания цилиндров, конусов, фасонов, чугунных/стальных дисков.
- Токарно-револьверные. Используются для обработки изделий, выполненных из калиброванного прутка. На таком оборудовании возможно точить, растачивать, сверлить, зенкеровать, развертывать детали. Кроме того, можно создавать нарезки посредством метчиков.
- Автоматы продольного точения. Применяются для производства мелкосерийных изделий из прутка, фасонного профиля. Позволяют точить медные, стальные заготовки. Конструкция токарного станка подобного типа такова, что он управляется посредством кулачковой системы и распределительных валов, установленных в станине.
- Многошпиндельные. Предназначаются для обрабатывания изделий из прутка, имеющего сечение в форме круга/шестигранника/квадрата. Дают возможность точить, подрезать, сверлить, растачивать, зенкеровать заготовки.
- Токарно-фрезерные. Особенность устройств такова, что они предоставляют возможность как точить, так и фрезеровать заготовки. Рабочее приспособление заменяется автоматически.
Конструктивные элементы
Схема токарных станков разных моделей приблизительно одинакова.
Станина
Главным узлом станочного устройства считается станина, которая состоит из пары ребер, расположенных вертикально. Промеж них поперечно располагается несколько перекладин, которые делают статор неподвижным.
Основание размещено на ножках. Число ножек зависит от величины станины. Конструктивно они устроены так, что в них возможно помещать весь нужный инструмент.
Поперечные станинные рейки, расположенные наверху, являются направляющими для перемещения по ним суппортного элемента, задней бабки. Сегодня нашли применение направляющие двух типов:
- призматические (для передвижения суппортного элемента);
- плоские (для перемещения задней бабки).
Передняя бабка
Узлы, располагающиеся в передней бабке, поддерживают и вращают обрабатываемое изделие. Тут же размещаются элементы, которые регулируют быстроту кручения заготовки. К ним причисляются:
- шпиндель;
- два подшипника;
- шкив;
- коробка скоростей.
Главным узлом передней бабки считается шпиндель. Справа от него имеется нарезка. К ней прикрепляются патроны, которые удерживают изделие. Шпиндель монтируется на пару подшипников. Точность токарной обработки зависит от его состояния.
В передней бабке есть гитара сменных шестеренок, предназначающаяся для передачи кручения и вращающего момента с выходного вала коробки скоростей на вал коробки подач. Настройка суппортной подачи выполняется посредством подбора и перестановки разных колес с зубцами.
Этот элемент входит в основные узлы токарного станка. Он заключает в себе основание и держатель шпинделя.
Подвижный держатель перемещается по основанию под углом в 90 градусов к станочной оси, проходящей горизонтально. Благодаря этому возможно точить конусы. Через стенку бабки проходит вал, поворачиваемый рычагом, расположенным сзади станочного агрегата. Фиксация бабки на станине выполняется обыкновенными болтами.
Верх суппорта служит для фиксации режущих приспособлений, используемых при обрабатывании изделий. Так как суппортный элемент подвижен, резец передвигается туда, куда нужно рабочему.
При обрабатывании изделий большой длины суппортный ход по горизонтали станочного агрегата должен совпадать с длиной изделия. Продольно суппорт перемещается по салазкам, а поперечно – по вертикальным направляющим.
Эти направляющие необходимы для поворота суппорта. Они позволяют задавать угол размещения изделия относительно станочного фартука.
От данного агрегата зависит, в какую сторону будет двигаться суппорт. Трензель, задающий направление, располагается в передней бабке. Управляется он при помощи внешних рукоятей. Кроме направления, возможно менять амплитуду перемещения. Для этого используются сменные шестеренки.
Шпиндельный корпус должен не прогибаться под действием:
- массивных заготовок;
- максимально натянутого ремня;
- давления режущего инструмента.
Особенные требования выдвигаются к шейкам, устанавливаемым в подшипники. Их нужно шлифовать правильно и чисто.
Шпиндель является устойчивым благодаря подшипникам, узлу регулирования натяжения. К правому подшипнику шпиндельный узел прикрепляется при помощи втулки из бронзы. Ее наружная расточка такая же, как у гнезда передней бабки. На втулке есть сквозное отверстие и несколько надрезанных участков. Закрепляется она посредством гаек, которые накручены на ее концы с резьбой.
Соответственно с описанием токарного станка, данный узел служит для регулировки суппортной подачи, является набором сменных шестеренок. Гитара оснащена реверсом. В выпускаемых сегодня устройствах она не применяется.
Фартук приводит в движение станки, которые соединяют суппорт с зубчатой рейкой и винтом хода. Управляющие рукояти размещены на корпусе, что облегчает регулирование суппортного хода.
Электрическое оснащение
Соответственно с устройством токарного станка, он функционирует благодаря электроприводу. Моторы, которыми оборудуются подобные агрегаты, бывают асинхронными либо функционирующими от постоянного электрического тока. Движки способны выдавать как одну, так и несколько скоростей вращения.
Большая часть станочных агрегатов оснащается моторами с короткозамкнутым ротором. Для того чтобы передавать вращающий момент от мотора коробке скоростей, применяется ременная передача либо прямое соединение с валом.
Сегодня существуют устройства, у которых быстрота вращения шпинделя настраивается бесступенчато. Однако так как подобные станки чересчур массивные, они используются нечасто.
Технология работы
Назначение и устройство токарных агрегатов таково, что они дают возможность применять резцовые, сверлильные, зенкеровочные, разверточные, метчиковые, плашковые, фасонные приспособления. Резцы используются чаще прочих инструментов, применяются для обрабатывания плоскостей, цилиндров, фасонов; создания нарезки.
Для фиксации деталей применяются патроны. Устройство токарного патрона хорошо знакомо любому опытному рабочему. Обыкновенно используется самоцентрирующийся патрон с тремя кулачками, передвигающимися посредством диска. Последний располагает пазами, в которых есть кулачковые выступы и коническое колесо с зубцами. В зависимости от направления вращения диска, кулачки сближаются с центром либо отдаляются от него.
Говоря про устройство токарных станков, нельзя не упомянуть про специальные хомутики, передающие кручение от шпинделя к обрабатываемой детали, монтированной в центрах станочного агрегата. Хомутик устанавливают на обрабатываемое изделие и фиксируют винтом. Хвостовик упирается в палец патрона поводка.
Патроны-цанги используют обычно для фиксации холоднотянутого прутка. Патроны-мембраны используются для обработки деталей с высокоточным центрированием. Метод фиксации изделий подбирается при учете их величины, жесткости, точности обрабатывания.
Токарная обработка материалов заключается в обработке тел вращения режущим инструментом, движущимся вдоль оси вращения заготовки.
При поступательном движении резца, с поверхности заготовки снимается слой материала.
Исторически сложилось так, что обработка "круглых" деталей требовалась практически
во всех отраслях народного хозяйства. Первые токарные станки были очень
примитивные: заготовку вращали при помощи ножного привода, а режущий
инструмент держали в руках с упором на подставку. На таких станках можно было
обрабатывать только мягкие материалы, например, такие как дерево.
Токарный станок Петра I.
В конце 19 века, с появлением машин, стали использовать паровые, а затем и электрические двигатели для вращения обрабатываемых деталей. Важным достижением того времени явилось то, что были разработаны и внедрены держатели режущего инструмента. Инструмент закреплялся в специальной обойме, а обойму оператор мог перемещать как параллельно, так и перпендикулярно заготовке, вращая определённые ручки. Такие приспособления стали называться "суппорт токарного станка".
Токарный станок начала 20 века.
Современные токарные станки позволяют в автоматическом режиме перемещать режущий инструмент в заданных направлениях. К достоинствам современных токарных станков относится так же возможность нарезания резьбы практически любого профиля и заданной точности. Поэтому современные станки называются "Токарно-винторезные станки".
Устройство и основные узлы токарного станка.
Большинство токарных станков имеют практически одинаковую конструкцию и
различаются только габаритами и расположением органов управления.
На рисунке показан типовой токарный станок и его основные узлы.
Ось токарного станка
- виртуальная ось, проходящая через ось вращения заготовки
параллельно станине.
Передняя тумба и задняя тумба
- литые чугунные тумбы, служащие подставками для
узлов и механизмов станка. В настольных станках тумбы не используются.
Станина
- основная часть, остов токарного станка. Станину, обычно, изготавливают
цельнометаллической путём отливки из чугуна. Станина крепится к тумбам станка.
Большой вес станины снижает вибрации от электропривода станка и вибрации,
возникающие в процессе обработки деталей. В нижней части станины, внутри или
сзади токарного станка устанавливается двигатель электропривода.
Электрический шкаф
- шкаф, внутри которого расположены элементы электрической
схемы станка, а на наружной панели включатели главного электродвигателя,
компрессора для охлаждающих жидкостей, вольтметр и индикаторные лампочки.
Передняя бабка
- заключает в себя набор шестерён, рычагов, валов и механизмов для
изменения скорости вращения заготовки и скорости подачи режущего инструмента.
Гитара
- составная часть передней бабки, в которой расположены сменные шестерни
для настройки привода инструмента при нарезании резьбы (в современных станках
смена шестерён не требуется).
Шпиндель
- основной вал вращения заготовки. На шпинделе могут устанавливаться
крепёжные приспособления, такие как патрон, центр, цанга и тому подобные.
Патрон
- наиболее распространённое крепёжное приспособление для заготовок.
Суппорт
- приспособление для крепления обрабатывающего инструмента и перемещения инструмента в заданных направлениях.
Фартук
- передняя крышка суппорта.
Задняя бабка
- приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах), или для крепления инструментов, таких например как метчик,
плашка при нарезании резьбы и прочих приспособлений.
Передняя бабка
На фронтальной поверхности передней бабки расположены рычаги переключения
скорости вращения шпинделя и скорости подачи режущего инструмента.
Шильдики
- пояснительные таблички. На токарных станках, на шильдиках указаны
зависимость скорости перемещения или вращения узлов станка от выбранных
положений рукояток установки.
Рукоятки установки скорости шпинделя
- в зависимости от положения этих рукояток
изменяется скорость вращения шпинделя. Рукоятки можно перемещать только на
остановленном станке.
Делительный рычаг
- Рычаг переключения скорости вращения шпинделя.
Рычаг имеет три положения. В крайнем левом положении шпиндель станка вращается
с нормальной скоростью установленной рукоятками установки скорости шпинделя.
В вертикальном (нейтральном) положении шпиндель не вращается.
В крайнем правом положении шпиндель вращается со скоростью в 10 раз ниже заданной.
Переключать этот рычаг можно только на остановленном станке.
Рукоятки установки скорости подачи
- этими рукоятками устанавливается скорость
перемещения режущего инструмента при обработке деталей, а так же перемещение
режущего инструмента за один оборот шпинделя при нарезании резьбы.
Рукоятки можно перемещать только на остановленном станке.
Шпиндель
- стальная толстостенная труба. Шпиндель служит для передачи
вращения от электропривода, через систему шестерён, к обрабатываемой детали.
Входная часть шпинделя на поверхности имеет резьбу для установки крепёжных
патронов, а входное отверстие имеет форму конуса для установки центров или других
крепёжных приспособлений.
Следует заметить, что у разных моделей станков, число и положение рукояток настройки
скорости вращения и перемещения могут отличаться от показанных на рисунке.
Для конкретной модели токарного станка следует внимательно ознакомиться с
обозначениями на шильдиках или прочитать инструкцию по эксплуатации станка.
Задняя бабка
Задняя бабка
- приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах),
или для крепления инструментов, таких например как метчик, плашка при нарезании
резьбы; свёрл или сверлильного патрона при сверлении отверстий.
Суппорт
Суппорт токарного станка предназначен для закрепления и перемещения режущего инструмента.
Поворотный резцедержатель
- приспособление для закрепления и смены
режущего инструмента.
Ручка крепления резцедержателя
- предназначена для смены режущего инструмента.
Для смены инструмента ручку поворачивают против часовой стрелки (от себя), при этом
затяжная головка ослабляет фиксацию резцедержателя и происходит его поворот.
Для фиксации резцедержателя следует повернуть ручку крепления резцедержателя по
часовой стрелке (на себя) до упора.
Верхние салазки
- механизм перемещения резцедержателя в заданном направлении.
Верхние салазки можно поворачивать (в параллельной плоскости) относительно оси
станка на заданный угол. Об этом будет подробно рассказано в
теме "Обработка конических поверхностей".
Рукоятка перемещения верхних салазок
- вращение этой рукоятки перемещает
верхние салазки в горизонтальной плоскости.
Поперечные салазки
- предназначены для перемещения режущего инструмента в
горизонтальной плоскости строго перпендикулярно оси станка.
Рукоятка перемещения поперечных салазок
- вращение этой рукоятки по
часовой стрелке приводит к перемещению поперечных салазок вперёд (к оси станка),
а против часовой стрелки назад (от оси станка).
Продольные салазки
- устройство перемещения режущего
инструмента строго параллельно оси станка.
Колесо перемещения продольных салазок
- вращение этого колеса против часовой
стрелки приводит к горизонтальному перемещению режущего инструмента справа налево,
а по часовой стрелке - слева направо.
Включатель винтовой подачи
- используется только при нарезании резьбы резцом.
Во всех остальных режимах обработки деталей этот включатель заблокирован.
Переключатель подач
- многопозиционный рычаг для включения автоматического перемещения режущего инструмента в заданном направлении.
В положении 0 - (нейтраль) суппорт стоит на месте; в положениях 1 или 2 перемещаются
поперечные салазки (вперёд или назад соответственно); в положении 3 или 4
перемещаются продольные салазки (влево или вправо соответственно).
Переключатели подач могут иметь и другую конструкцию, например, иметь два рычага.
Один включает продольную, а другой поперечную подачи.
Приводные валы и механизмы
Для автоматического перемещения элементов суппорта, а так же для оперативного
включения и выключения вращения шпинделя в токарном станке предусмотрено
несколько приводных валов и соответствующих механизмов.
Механизмы включения - выключения различных приводов находятся в
суппорте под фартуком.
Вал включения шпинделя
- имеет на себе две ручки включения шпинделя.
Одна ручка расположена слева от оператора станка, а вторая справа.
Обе ручки жёстко закреплены на валу. При перемещении любой из этих ручек вверх
происходит включение станка, и шпиндель начинает вращаться против часовой стрелки
(рабочее, прямое вращение). В среднем положении ручек - станок выключен.
При перемещении ручек вниз шпиндель начинает вращаться по часовой стрелке
(обратное вращение).
Зубчатая рейка
- составная часть механизма ручного перемещения суппорта в
продольном направлении. При вращении колеса перемещения продольных
салазок происходит зацепление зубчатого колеса связанного с осью вращения колеса
и зубчатой рейкой, при этом происходит перемещение суппорта.
Вал подачи
- Этот вал предназначен для автоматического перемещения режущего
инструмента. Вал по всей рабочей длине имеет продольный паз, служащий для
зацепления с механизмом перемещения. При работающем станке этот вал постоянно
вращается. Ручкой переключения подач включается механизм
выбранного перемещения.
Вал резьбовой (Винт)
- предназначен для привода суппорта в продольном направлении
при нарезании резьбы резцом. Вращение этого вала происходит только в режиме
нарезания резьбы.
Лимбы
Лимб - это кольцо (или плоская шайба) с нанесёнными на его поверхности рисками,
расположенными на равных расстояниях друг от друга. На определённом интервале,
например через каждые 10 рисок, нанесены цифры, указывающие определённую
величину градуировки лимба. Лимб может быть отградуирован в миллиметрах,
градусах или других метрических величинах.
На рисунке показан лимб, расположенный на механизме перемещения поперечных
салазок. Вращение лимба происходит совместно с вращением рукоятки перемещения
инструмента. Каждая десятая риска на лимбе пронумерована 0, 1, 2 ..19. Всего лимб
имеет 200 рисок. В данном случае при повороте рукоятки, например, на 10 делений
(от 0 до 1) рабочий инструмент переместится на 1 миллиметр.
Разные станки имеют разную градуировку лимбов, поэтому следует справляться в
инструкции по эксплуатации конкретного станка. Если нет возможности узнать эту
информацию, то можно определить величину перемещения самостоятельно.
Для этого следует проточить деталь и измерить полученный размер, затем снова
проточить деталь, повернув рукоятку на десять делений и снова измерить размер,
полученный после проточки. Разница между предыдущим и последним измерением
как раз и будет величина перемещения инструмента при повороте на 10 делений.
Кольцо лимба можно поворачивать на оси механизма, удерживая рукоятку перемещения.
Это бывает необходимо для установки точки отсчёта при обработке, обычно
устанавливается значение 0.
Основные типы и характеристики токарных станков
Токарные станки имеют определённые характеристики, которые следует учитывать при изготовлении на них тех или иных деталей:
Подробно о типах современных станков можно посмотреть на сайте
"Станки для Вашего производства".