Станки для обработки тел вращения

 

Для обработки тел вращения как правило используют станки токарной группы. На таких МРС обрабатывают детали типа валов, дисков и втулок, осуществляя обтачивание наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, растачивание отверстий различной формы, сверление, зенкерование и развертывание осевых отверстий, нарезание наружной и внутренней резьбы различными способами, накатывание рифленых поверхностей, долбление шпоночных пазов.

Главным движением в токарных станках, определяющим скорость резания, является вращение шпинделя, несущего заготовку. Движением, определяющим величины продольных и поперечных подач, является движение суппорта, в котором на резцедержателе закрепляют резцы, а при обработке осевым инструментом движение подачи получает задняя бабка станка. Техническими параметрами, по которым классифицируют токарно-винторезные станки, являются наибольший диаметр D обрабатываемой заготовки (детали) или высота центров над станиной (равная 0,5 D), наибольшая длина L обрабатываемой заготовки (детали) и масса станка.

Ряд наибольших диаметров обработки для токарно-винторезных станков имеет вид: D = 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 и далее до 4000 мм. Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка. Выпускаемые станки при одном и том же значении D могут иметь различные значения L. По массе токарные станки делятся на легкие - до 500 кг (D = 100 - 200 мм), средние - до 4 т (D = 250 - 500 мм), крупные - до 15 т (D = 630 - 1250 мм) и тяжелые - до 400 т (D = 1600 - 4000 мм).

На средних станках производится 70 - 80% общего объема токарных работ. Эти станки предназначены для чистовой и получистовой обработки, а также для нарезания резьб разных типов и характеризуются высокой жесткостью, достаточной мощностью и широким диапазоном частот вращения шпинделя и подач инструмента, что позволяет обрабатывать детали на экономичных режимах с применением современных прогрессивных инструментов из твердых сплавов и сверхтвердых материалов. Средние станки оснащаются различными приспособлениями, расширяющими их технологические возможности, облегчающими труд рабочего и позволяющими повысить качество обработки, и имеют достаточно высокий уровень автоматизации. Легкие токарные станки применяются в инструментальном производстве, приборостроении, часовой промышленности, в экспериментальных и опытных цехах предприятий. Крупные и тяжелые токарные станки применяются в основном в тяжелом и энергетическом машиностроении, а также в других отраслях для обработки валков прокатных станов, железнодорожных колесных пар, роторов турбин и др.

Токарно-винторезные станки. Все сборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезных станков имеют одинаковое название, назначение и расположение (рис. 59).

 

Рис. 59. Устройство токарно-винторезного станка: - передняя бабка, 2 - суппорт, 3 - задняя бабка, 4 - станина, 5 и 9 - тумбы, 6 - фартук, 7 - ходовой винт, 8 - ходовой валик, 10 - коробка подач, 11 - гитары сменных шестерен, 12 - электро-пусковая аппаратура, 13 - коробка скоростей, 14 - шпиндель

 

Кинематическая схема станка мод. 16К20 приведена в прил. 2. Отличительной особенностью как данного станка, так и других токарно-винторезных станков является наличие кинематической связи между шпинделем и механизмом подачи. В результате движение резца относительно заготовки получается согласованным с ее вращением, что позволяет получать сложные поверхности: резьба на цилиндрической и плоской поверхности.

Устройство привода главного движения станка мод. 16К20 следующее. В передней бабке размещены коробка скоростей и шпиндель, которые приводят во вращение обрабатываемую деталь при выбранных глубине резания и подаче. На рис. 60 показано устройство коробки скоростей, которая работает следующим образом. Заготовка зажимается в кулачковом патроне, который крепится к фланцу шпинделя 13. Вращение от электродвигателя 1 через ременную передачу 2 и муфту включения 3 передается на вал 5. Блок из трех шестерен 7, 8 и 9, расположенный на валу 5, с помощью реечной передачи связан с рукояткой 17. Этой рукояткой блок шестерен вводится в зацепление с зубчатым колесом 4 (или 10, или 11), жестко закрепленным на валу 6. Колеса 4 и 12 сопряжены соответственно с колесами 15 и 16, которые передают крутящий момент шпинделю через зубчатую муфту 14, соединенную с рукояткой 18. Если муфта передвинута вправо, то шпиндель получает вращение через зубчатое колесо 16, а если влево - через зубчатое колесо 15. Таким образом коробка скоростей обеспечивает шесть ступеней частоты вращения шпинделя.

 

Кулачковый патрон

Рис. 60. Устройство привода главного движения станка мод. 16К20

 

Привод механизма подач осуществляется от коробки скоростей через реверсирующее устройство (трензель), который состоит из четырех зубчатых колес, связанных с рукояткой, переключением которой осуществляется реверс (т. е. изменение направления вращения)(приводного вала суппорт). С помощью гитары (прил. 2) устанавливают зубчатые колеса с определенным передаточным отношением, обеспечивающим необходимое перемещение суппорта на один оборот шпинделя.

Перемещение суппорта с выбранной скоростью в продольном и поперечном направлениях достигается изменением скорости вращения ходового винта и ходового вала при помощи механизма коробки подач.

Суппорт (рис. 61) предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе. Он состоит из нижних салазок (продольного суппорта), которые перемещаются по направляющим станины и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт), которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали). На поперечных салазках расположена поворотная плита, которая закрепляется гайкой. По направляющим поворотной плиты перемещаются верхние салазки, которые вместе с плитой могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную.

 

Рис. 61. Суппорт: 1 – ходовой винт; 2 – маховик ручной продольной подачи; 3 – маховик ручной поперечной подачи; 4 - резцедержатель

 

Для обработки заготовок на токарных станках применяют проходные, расточные, отрезные, фасонные и др. резцы, сверла, зенкеры, метчики и т.п. в зависимости от вида обработки.

Приспособления для токарных станков разделяют на два вида: приспособления для закрепления заготовок и приспособления для крепления РИ. К первым относят патроны (самоцентрирующиеся трехкулачковые, четырех и двухкулачковые и поводковые), хомутики, упорные центры, люнеты и оправки. Ко второму типу относят цанговые патроны, переходные конические оправки, плавающие патроны для метчиков и разверток и т.д.

Еще один тип токарных станков – токарно-револьверные станки, которые применяются в серийном производстве для обработки деталей из прутков или штучных заготовок.

Револьверные станки (рис. 62) отличаются от токарно-винторезных тем, что не имеют задней бабки и ходового винта, а имеют револьверную головку, в гнездах которой устанавливают несколько видов РИ. Револьверная головка может поворачиваться вокруг своей оси (ось может быть как вертикальной, так и горизонтальной), тем самым заменяя РИ в соответствии с технологическим процессом обработки заготовки. Кроме револьверной головки РИ крепится и в резцедержателе поперечного суппорта.

 

Рис. 62. Токарно-револьверный станок мод. 1П365: 1 – станина; 2 – суппорты; 3 – коробка подач; 4 – шпиндельная бабка; 5 – поперечный суппорт; 6 – продольный суппорт; 7 – револьверная головка

 

Для обработки коротких заготовок большого диаметра и небольшой длины в единичном производстве применяют токарные лобовые станки, которые имеют сравнительно небольшую длину, планшайбу большого диаметра и не имеют задней бабки. У некоторых токарных лобовых станков суппорт может иметь отдельную станину (рис. 63). Такие станки предназначены для обработки особо крупных деталей, превышающих размер планшайбы. Для этого в фундаменте под планшайбой делают выемку. Привод суппорта таких станков осуществляется от отдельного электродвигателя.

а)	б)
Рис. 63. Токарные лобовые станки (а) с общей станиной; б) с суппортом на отдельной станине): 1 – шпиндельная бабка; 2 – электродвигатель привода главного движения; 3 – планшайба; 4 – суппорт; 5 – коробка подач; 6 – ходовой вал

 

Карусельные станки (рис. 64) применяют для обработки тяжелых деталей большого диаметра и небольшой длины. При этом горизонтальное расположение плоскости круглого стола (планшайбы), на котором закрепляется заготовка, облегчает ее установку и выверку.

 

Рис. 64. Карусельный одностоечный станок: 1 – станина; 2 – стол-планшайба; 3 - пятипозиционная револьверная головка; 4 – поперечина-траверса; 5, 8 – суппорты; 6 – стойка; 7, 9 – коробки подач