Токарные станки: компоновка, основные узлы

 

 

1. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ: КОМПОНОВКА, ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ

 

Токарная обработка — один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными.

На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки, кольца, муфты, гайки и т.д.

Основными видами работ, выполняемых на токарных станках, являются: обработка цилиндрических, конических, фасонных, торцовых поверхностей, уступов; вытачивание канавок; отрезание частей заготовки; обработка отверстий сверлением, растачиванием, зенкерованием, развертыванием; нарезание резьбы; накатывание.

При работе на токарных станках используются различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки и др.

  Процесс резания подобен процессу расклинивания, а рабочая часть режущих инструментов — клину.

  При действии усилия Р на резец его режущая кромка врезается в заготовку, а передняя поверхность, непрерывно сжимая лежащий впереди слой металла и преодолевая силы сцепления его частиц, отделяет их от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском.

  Все способы обработки металлов, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, определяются понятием резание металла. Для успешной работы необходимо, чтобы процесс резания протекал непрерывно и быстро. Форма обрабатываемой детали обеспечивается, с одной стороны, относительным движением заготовки и инструмента, с другой, — геометрией инструмента.

  Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения — вращения заготовки и поступательного движения резца, называемого движением подачи, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.

Вращение заготовки называется главным движением, так как оно выполняется с большей скоростью. На обрабатываемой заготовке выделяются следующие поверхности; обрабатываемая, обработанная и поверхность резания. При срезании припуска образуется элемент, называемый стружкой.

Токарная обработка выполняется на токарных станках разных типов, различающихся по назначению, компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

На токарном станке обрабатывают заготовки с поверхностями вращения: валы, оси, втулки, диски, кольца, шестерни, фланцы, барабаны и т. д. Поскольку в большинстве машин и механизмов преобладающее количество деталей представляют собой тела вращения, то на машиностроительных заводах станки токарной группы являются наиболее распространенными (рис. 1). Кроме точения, на токарных станках можно производить сверление, зенкерование, развертывание, центрование, зенкование, затылование, накатывание поверхности, алмазное выглаживание, опиливание, шлифование, притирание и полирование.

Токарю необходимо знать принцип работы, правила управления и эксплуатации токарных станков; назначение и применение универсальных приспособлений, контрольно-измерительного стандартного и специального инструмента; применяемые материалы для инструмента; способы определения оптимальных режимов резания.

 

 

 

Рис. 1. Операции, выполняемые на токарном станке:

 

а — обтачивание цилиндрических поверхностей; б — растачивание, в — обтачивание конических поверхностей; г — обтачивание фасонных поверхностей; д — нарезание резьбы; е — отрезание и прорезание канавок; ж — подрезание торца; з — нарезание торцовых спиральных канавок

 

Токарная обработка осуществляется срезанием с поверхности заготовки определенного слоя металла с помощью резцов, сверл или других режущих инструментов. Обработка детали на токарном станке ведется при ее вращении. Вращение заготовки как раз и обеспечивает процесс резания и называется главным движением, а поступательное перемещение инструмента вдоль заготовки, обеспечивающее непрерывность резания, — движением подачи. Благодаря сочетанию этих движений, на токарных станках можно обрабатывать цилиндрические, конические, фасонные, резьбовые и другие поверхности.

 Наиболее характерным типом  токарных станков является токарно-винторезный, предназначенный для выполнения  всех токарных работ.

Основной конструктивный элемент станка — это его станина, жесткая чугунная отливка, на которой смонтированы основные узлы станка. Сверху расположены две пары направляющих, обеспечивающих прямолинейное перемещение суппорта и задней бабки в продольном направлении.

Рассмотрим основные узлы и агрегаты токарного станка.

Передняя бабка это пустотелая конструкция, в которой расположены коробка скоростей и главный вал станка — шпиндель. Бабка служит для установки заготовки и сообщения ей вращательного движения.

Задняя бабка служит для поддержания свободного конца длинной заготовки и установки некоторых режущих инструментов (сверл и др.). Она состоит из трех основных частей: плиты, корпуса и пиноли с коническим отверстием на переднем конце.

Суппорт служит для перемещения резца в продольном, поперечном или угловом направлениях по отношению к оси обрабатываемой заготовки. Он состоит из пяти основных частей: трех салазок (продольных, поперечных и верхних), поворотной плиты и резцедержателя.

Фартук крепится к продольным салазкам суппорта, в нем размещен механизм для преобразования вращательного движения ходового винта или ходового вала в поступательные перемещения суппорта. Коробка подач предусмотрена для настройки станка на подачу или шаг нарезаемой резьбы.

Гитара сменных колес является дополнительным механизмом коробки подач. С ее помощью можно расширять диапазон настроек станка.

Тумбы — это пустотелые чугунные отливки, служащие опорами станины. Внутри тумб размещены электродвигатель и смазочно-охлаждающая система станка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВИДЫ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ

 

К станкам токарной группы относятся: токарно-винторезные, токарно-револьверные, лоботокарные, токарно-карусельные, токарные автоматы и полуавтоматы, токарные станки с программным управлением.

 

2.1 Токарно-винторезные станки

 

Токарно-винторезные станки используются в единичном и серийном производствах. На них можно выполнять все виды токарных работ, в том числе и нарезание резьбы. На токарно-винторезных станках производится 70...80 % общего объема токарных работ. Они используются в инструментальном производстве, в приборостроении, в машиностроении и других областях промышленности. Все станки постоянно совершенствуются благодаря повышению точности, совершенствованию управления, увеличению диапазонов скоростей и подач. Все сборочные узлы и механизмы токарно-винторезных станков имеют одинаковое название, назначение и расположение. Рассмотрим тип токарно-винторезных станков на примере станка модели 16К20, которая в настоящее время широко используется в промышленности. Основные узлы станка модели 16К20 изображены на рис. 1. Рассмотрим их более подробно.

 

Рис. 1. Общий вид токарного винторезного станка: узлы станка: I — коробка подач; II — передняя бабка с коробкой скоростей; III — задняя бабка; IV— станина; V — суппорт; VI — основание; рукоятки: 1, 23 — управления фрикционной муфтой главного привода; 2 — установки величины подачи и шага резьбы и отключения механизма коробки подач; 3 — установки подачи и типа нарезаемой резьбы; 4 — установки величины подачи и шага резьбы; 5 — установки правой и левой резьбы; 6 — установки нормального или увеличенного шага резьбы и положения при делении многозаходных резьб; 7, 8 — установки частоты вращения шпинделя; 13 — ручного перемещения поперечных салазок суппорта; 16 — поворота и зажима резцедержателя; 17 — ручного перемещения верхних салазок суппорта; 19— управления перемещениями каретки и поперечных салазок суппорта; 20 — зажима пиноли задней бабки; 21 — крепления задней бабки к станине; 24 — включения и выключения разъемной гайки ходового винта; 25 — включения подачи; 28 — включения и выключения реечной шестерни; выключатели: 9 — вводный автоматический; 10 — сигнальная лампа; 11 — электронасоса подачи охлаждающей жидкости; 12 — указатель нагрузки станка; 14 — регулируемое сопло подачи охлаждающей жидкости; 15 — лампы местного освещения; кнопки: 18 — включения электродвигателя привода ускоренной подачи каретки и поперечных салазок суппорта; 30 — золотника смазки направляющих каретки и поперечных салазок суппорта; маховички: 22 — перемещения пиноли задней бабки; 29 — ручного перемещения каретки; 26 — болт закрепления каретки на станине; 27 — кнопочная станция включения и выключения электродвигателя главного привода.

Основание — узел, используемый для установки станины, одновременно является стружкосборником и резервуаром для охлаждающей жидкости. В левой части основания располагается главный электродвигатель. Станина — базовый узел станка, на котором монтируются все узлы станка. С помощью станины достигается их определенное взаимное расположение. Станина изготовляется из высокопрочного модифицированного чугуна и имеет коробчатую форму с поперечными ребрами жесткости. По передним призматическим и задним плоским направляющим станины перемещается каретка суппорта, а по передним плоским и задним призматическим направляющим перемещается задняя бабка. Передняя (шпиндельная) бабка представляет собой литой чугунный корпус, внутри которого размещаются валы и зубчатые колеса механизма переключения частот вращения шпинделя. Коробка скоростей — механизм, находящийся в передней бабке, используется для передачи движения шпинделю и для изменения скоростей его вращения. Шпиндель — представляет собой массивный пустотелый вал, изготовленный из легированной стали. На переднем конце шпинделя выполнен посадочный конус, по которому базируются патроны, используемые для закрепления заготовок. Шпиндель имеет расточенное отверстие — конус Морзе № 6. В конической расточке устанавливаются передний центр или оправка. Шпиндель установлен на двух опорах качения. Передняя опора представляет собой регулируемый двухрядный роликовый подшипник с роликами и внутренними коническими кольцами. Подшипник регулируют затягиванием гайки, которая нажимает на внутреннее коническое кольцо подшипника. Кольцо надвигается на шейку шпинделя, так уменьшается зазор между шпинделем и роликами, образующийся в результате износа. Задняя опора также представляет собой радиально-упорный подшипник. Постоянный натяг в нем обеспечивают пружины, которые упираются в диск и отжимают наружное кольцо роликоподшипника. Опорные подшипники шпинделя регулирует слесарь-ремонтник. Рукоятки управления главным движением — вращением шпинделя. Для управления фрикционной муфтой и тормозом служат рукоятки 1, 23, которые сблокированы между собой, т.е. при работе рукояткой 23 рукоятка 1 повторяет движения (см. рис. 1). Частоту вращения шпинделя устанавливают рукоятками 7 и 8, расположенными на передней стенке коробки скоростей (передней бабки станка). В таблице 1 показаны частоты вращения шпинделя (при прямом вращении) и соответствующие им положения рукояток 7 и 8.

Рукоятка 7 управляет блоками 34 — 39 и 47 — 55 — 38 коробки скоростей и устанавливается в одну из шести позиций, обозначенных цифрами на ступице рукоятки: соответствующую цифру совмещают с вертикальной стрелкой, изображенной над рукояткой. Рукоятка 8 управляет перебором — блок 45 — 60 и блок 48 — 60 и устанавливается в одну из четырех позиций, обеспечивающих передаточное отношение 1:32; 1:8; 1:2; 1,25:1, т.е. четыре диапазона частот вращения.

Коробка подач закреплена на станине ниже корпуса передней бабки; внутри коробки находится механизм передачи вращения от гитары к ходовому валу и ходовому винту. Необходимые подачу и шаг резьбы устанавливают рукояткой 4 (см. рис. 1), которая, занимая положения А, В, С и D, управляет переключениями блоков обратимого механизма, а также рукояткой 2 (положения I, II, III, IV), которая управляет переключением блоков множительного механизма коробки подач. Подачи и шаги нарезаемых резьб обеспечиваются механизмом коробки подач в сочетании со звеном увеличения шага и гитарой.

Рукоятка 6 служит для переключения с нормального на увеличенный шаг резьбы (включение звена увеличения шага), а также для отключения механизма подач перед делением, в случае нарезания многозаходной резьбы. Рукоятка 5 управляет трензелем, т. е. настройкой на правую или левую резьбу.

Рукоятка 3 переключает обратимый механизм коробки подач на рабочие подачи и нарезание метрической и дюймовой резьб или на нарезание модульной и питчевой резьб. Суппорт состоит из каретки, которая движется по направляющим станины; фартука; поперечных салазок, которые движутся по направляющим каретки; поворотной плиты; верхних салазок, на которых закреплен резцедержатель.

Для удобства определения величин перемещения поперечных и верхних салазок при работе суппорт снабжен масштабными линейками с ценой деления 1 мм. Конструкция линейки, закрепленной на каретке, предусматривает возможность установки жесткого упора, ограничивающего поперечные перемещения.

Включение и реверсирование продольных и поперечных подач осуществляют одной рукояткой 19 (см. рис. 1), расположенной справа от фартука станка. Положение рукоятки 19 соответствует направлению подачи: влево, вправо, вперед, назад. Ручную подачу каретки осуществляют маховичком 27, на вал которого насажен лимб продольной подачи. Одно деление лимба соответствует перемещению каретки на 1 мм. Для ускоренного перемещения каретки по направляющим станины или поперечных салазок по направляющим каретки нажимают на кнопку 18 рукоятки 19 и ставят рукоятку в положение, соответствующее желательному направлению подачи. Тогда ходовой вал получит вращение от электродвигателя ускоренного хода. Фартук прикреплен к передней части каретки суппорта, он представляет собой коробку, внутри которой находится механизм для преобразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное поступательное движение суппорта. В фартуке расположено также предохранительное устройство — муфта Хn, служащая для предохранения станка от перегрузки и автоматического отключения подачи при достижении кареткой неподвижного упора, закрепленного на передней направляющей станине, или при достижении поперечным суппортом неподвижного упора, закрепленного на каретке.