Совершенствование токарных и сверлильных станков. Станки обрабатывающие центры

Во второй половине XIХ  в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались  серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.

Во второй половине XIХ  в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки - блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики - автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д.

Однако основным достижением  американского станкостроения было не развитие традиционного токарного  станка, а создание его модификации - револьверного станка. В связи  с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов.

В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан.

Первый универсальный  токарный автомат изобрел в 1873г. Хр. Спенсер.

До Великой Октябрьской  социалистической революции в России станкостроение было плохо развито. Парк станков составлял всего 75 тысяч  единиц. В период довоенных пятилеток было создано большое количество станкостроительных предприятий, освоен выпуск основных типов станков, а 1940 году парк станков вырос до 710 тысяч единиц.

В 1932 году в стране было освоено производство первого токарного  станка с коробкой скоростей. Станок назывался ДИП («Догнать и перегнать»). Этим девизом советские станкостроители  бросали вызов миру: «Мы догоним и перегоним вас по производству станков!».

На смену ДИПу в 1957 году пришел станок 1А62, а в последующие  годы 1А16, 1А64, 1620, 16К20, 1К62 и др.

 

Рис. Токарно-винторезный  станок 1620 завода «Красный пролетарий»

 

После изобретения и успешного применения быстрорежущей стали, а затем и твердых сплавов появились быстроходные мощные станки современной конструкции. Эти станки имеют массивные станины и снабжены коробками скоростей, позволяющими быструю перемену чисел оборотов обрабатываемого изделия, и более совершенными коробками подач. На рис. 6 показан наиболее совершенный токарно-винторезный станок модель 1620, изготовляемый заводом «Красный пролетарий».

В настоящее время  на производстве применяются усовершенствованные  многофункциональные станки, также станки типа 16К20, и ДИП 100, ДИП 200, ДИП 300, ДИП 400, ДИП 500, ДИП 800, ДИП 1000.

Во всех странах мира группа токарных станков в общем  объеме металлообрабатывающего оборудования занимает 26 – 40%

В нашей стране эта  группа станков составляет около 40%, причем значительная часть из них представляет собой универсальные токарные и токарно-винторезные станки.

Такое отношение выпуска  станков объясняется тем, что  почти у всех машин и механизмов основным видом движения, как рабочих  органов, так и промежуточных элементов привода является вращательное движение, поэтому подавляющее большинство деталей машин и механизмов представляет собой тела вращения, обработку которых наиболее удобно производить на станках токарной группы.

Развитие конструкции токарных станов за последние 10–15 лет определялось в первую очередь повышенными требованиями к точности обработки деталей и достижениями в области резания металлов. За этот период времени появились новые марки твердых сплавов и быстрорежущих сталей, а также алмазный режущий инструмент.

Современные токарные станки быстроходны, обладают высокой мощностью, имеют повышенную жесткость и виброустойчивость, долговечны и надежны в работе, что в совокупности обеспечивает высокую производительность и точность обработки деталей.

Большинство отечественных  токарных станков обладают большей  быстроходностью и мощностью, чем  аналогичные зарубежные модели станков.

Американские модели токарных станков легкой серии с диаметром обработки деталей от 400 до 650 мм существенно уступают аналогичным моделям отечественных станков по быстроходности и особенно по мощности. Например, модель 17Е5 с максимальным диаметром обработки детали 450 мм имеет пределы чисел оборотов от 25 до 1000 об/мин, а мощность всего 3,7 кВт.

Однако следует заметить, что в США наряду с легкой серией выпускают также тяжелую серию токарных станков тех же размеров. Например, токарно-винторезный станок тяжелой серии модели 1610Е с максимальным диаметром обработки 450 мм имеет пределы чисел оборотов в минуту от 14 до 1800, а мощность его главного электродвигателя составляет 15 квт.

Современные токарные станки

Универсальный токарно-винторезный станок модели 1И611П выпускается Ижевским машиностроительным заводом и предназначен для выполнения самых разнообразных токарных и резьбонарезных работ повышенной точности в условиях мелкосерийного производства. На станке обеспечивается возможность нарезания метрической, дюймовой и модульной резьбы.

Станок модели 1И611П является одним  из наиболее современных представителей токарно-винторезных станков с высотой центров 130 мм и расстоянием между центрами 500 мм. В соответствии с этими параметрами максимальный диаметр обрабатываемой детали, устанавливаемой над станиной станка, не должен превышать 250 мм, а деталей, устанавливаемых над нижней частью суппорта   125 мм. Наибольший диаметр прутка, который проходит через отверстие шпинделя   24 мм.

Максимальная длина обтачивания  с механической подачей суппорта составляет 500 мм. Наибольшее перемещение  суппорта в поперечном направлении  от руки или от механизма подач равно 180 мм. Цена деления продольного лимба соответствует 0,1 мм, а поперечного лимба – 0,02 мм. Верхние салазки имеют ручное перемещение до 120 мм. Цена деления лимба верхних салазок – 0,05 мм.

Направляющие верхних салазок  могут быть повернуты на 70 градусов в сторону рабочего и на 90 градусов от рабочего. На стенке имеется четырехсторонний быстродействующий резцедержатель, в который могут быть установлены резцы с поперечным сечением не более 16´16 мм.

Шпиндель станка имеет фланцевый передний конец с коротким центрирующим конусом и с внутренним конусом Морзе №4. Станок снабжается самоцентрирующим трехкулачковым патроном повышенной точности диаметром 160 мм, поводковым патроном и планшайбой с пазами.

Пиноль задней бабки имеет конус Морзе №3. Наибольшая длина перемещения пиноли составляет 85 мм. Величину перемещения пиноли можно определить по линейке с ценой деления 1 мм и по лимбу с ценой деления 0,05 мм. К станку прилагается конусная линейка с наибольшей длиной точения конуса 170 мм и предельным поворотом ±10 градусов. Для обработки деталей из пруткового материала диаметром 6 – 14 мм станок снабжен цанговым патроном.

К станку прилагаются продольный и  поперечный жесткие упоры, по которым  можно работать с автоматическим включением подач суппорта, и поперечный упор для ручной установки суппорта, позволяющий производить обработку с более высокой точностью.

Токарно-винторезный станок модели 1А616П, изготавливаемый Средневолжским станкостроительным заводом, является универсальным станком повышенной точности и предназначен для разнообразных токарных работ в условиях индивидуального и мелкосерийного производства, выполняемых в центрах или патроне, в том числе для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной и питчевой.

Высота центров станка равна 165 мм, а максимальное расстояние между центрами – 710 мм. Наибольший диаметр обрабатываемой детали класса дисков, устанавливаемой над станиной, составляет 320 мм, а максимальный диаметр детали класса валов, закрепляемых в центрах над нижней частью суппорта, не должен превышать 180 мм.

Сквозь отверстие шпинделя проходит пруток диаметром до 34 мм. Наибольшая длина обтачивания детали с механической подачей суппорта равна 660 мм, т.е. на 50 мм меньше, чем максимальное расстояние между центрами.

Без дополнительных сменных  колес на станке модели 1А616П можно  нарезать резьбы повышенной точности: метрические с шагом от 0,5 до 24 мм; дюймовые с числом ниток на 1 дюйм от 56 до 1; модульные с шагом в  модулях от 0,25 до 5,5 мм и питчевые с шагом в питчах от 128 до 2.

Предусмотрена возможность  нарезания особо точных резьб  путем исключения из кинематической цепи зубчатых передач коробки подач  и применения специальных прецизионных сменных зубчатых колес.

Токарно-винторезный  станок модели 1К62Б универсального типа повышенной точности выпускается станкостроительным заводом «Красный пролетарий» им. А.И. Ефремова на основе базового станка модели 1К62 с высотой центров 215 мм и расстоянием между центрами 710, 1000 и 1400 мм.

Токарно-винторезные станки, выполненные на базе станка модели 1К62, занимают первое место среди отечественных моделей станков токарной группы. Максимальный диаметр обрабатываемой детали, устанавливаемой над станиной этих станков, составляет 400 мм, а наибольший диаметр детали, установленной над нижней частью суппорта, не может превышать 220 мм. Максимальная длина обтачивания обрабатываемых деталей на 70 мм короче, чем наибольшее расстояние между центрами. На станках можно нарезать все типы резьб.

Благодаря высокой мощности привода (7,5 или 10 квт), большой быстроходности (до 2000 об/мин) и наличию как мелких, так и крупных подач (до 4,16 мм/об) станки модели 1К62Б позволяют оптимально использовать свойства современных режущих инструментов из новых инструментальных материалов и обеспечивают высокую точность обработки деталей. Овальность обработанных на станке модели 1К62Б деталей не превышает 5 мкм, а конусность – 10 мкм на длине 150 мм.

Неплоскостность торцовых поверхностей после чистовой обчистки составляет не более 10 мкм на диаметре 200 мм, причем только в сторону вогнутости. Накопленная погрешность на шагу нарезанной на станке резьбы от произвольного участка ходового винта не должна быть больше, чем 10 мкм на длине 50 мм, 15 мкм на длине 150 мм и 20 мкм на длине 300 мм. 

 

 

 

 

Сверлильные станки

Технология изготовления отверстий путем воздействия  на заготовку стержнем, совершающим  обороты вокруг своей оси, была известна еще первобытным людям, которые  использовали ее для производства орудий охоты и труда. Постепенно сверлильные станки становились более сложными, вместо кремниевых наконечников стержней стали применяться цельнометаллические сверла, однако рамы станков по прежнему остались деревянными на протяжении многих столетий. Для обработки крупных заготовок вместо ручного использовался конный привод, существует образец подобного устройства XVI в. для изготовления стволов пушек. Первые сверлильные станки, изготовленные из металла и имеющие конструкцию, сходную с современной, появились в начале XIX в.

Сверлильные станки используются на различных промышленных производствах для изготовления сквозных и глухих отверстий, рассверливания, зенкерования, вырезания дисков из листовых заготовок, нарезания резьбы и прочих операций. В качестве рабочего инструмента применяются сверла, зенкеры, метчики, развертки и др.

Среди сверлильных станков  по металлу различают несколько  основных типов:

• Вертикально-сверлильные (настольные и напольные);
• Центровальные;
• Радиально-сверлильные;
• Горизонтально-сверлильные;
• Многошпиндельные;
• Агрегатные;
• Специализированные.

Основными техническими характеристиками сверлильных станков  является максимальные диаметры сверления  и нарезки резьбы, а также частота  вращения шпинделя и, в случае многошпиндельных автоматизированных агрегатов –  скорость смены инструмента. Ниже приведены приблизительные параметры современного станка этой группы:

параметр	2С125	2С125-04
Условный диаметр сверления  в стали, мм	25	25
Наибольший диаметр  сверления в стали, мм	31	31
Диапазон нарезаемых резьб	M5-M22	M5-M22
Размер рабочей поверхности, мм	420x300	420x300
Количество Т-образных пазов	3	3
Ширина центрального паза	14H12	14H12
Размер рабочей поверхности  плиты, мм	320х320	320х320
Количество Т-образных пазов	3	3
Ширина центрального паза	14H12	14H12
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола, мм	730	730
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до плиты, мм	1210	1210
Подъём стола, мм	680	680
Расстояние от оси  шпинделя до колонны, мм	320	320
Конус шпинделя	Moрзе 3	Moрзе 3
Механические подачи пиноли шпинделя, мм	-	0,05...0,1; 0,1; 0,2 (0,28; 0,56) *
Перемещение пиноли шпинделя, мм	150	150
Количество частот вращения шпинделя	9	9
Количество механических подач пиноли шпинделя	-	3
Диапазон частот вращения шпинделя, об/мин	90-1400 (180-2800)*
Мощность двигателя  главного движения, кВт	1,5 (1,1)*	1,5 (1,1)*
Наибольшая масса заготовки, кг	100	100
Наибольшая высота заготовки  на столе, мм	500	500
Наибольшая высота заготовки  на плите, мм	900	900
Масса станка, кг (с упаковкой)	585	585
Масса станка, кг (без  упаковки)	430	450
Габаритные размеры, мм (с упаковкой)	1100x760x2260	1100x760x2260
Габаритные размеры, мм (без упаковки)	800x500x2050	800x500x2050