Lektsia_4_Tokarnye_stanki

Токарные станки.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы, которая включает в себя девять типов, различающиеся по назначению, компоновке, степени автоматизации. Они предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения 7 – 12 квалитета с шероховатостью R_A 0.8 – 10 мкм с помощью разнообразных резцов, сверл, зенкеров, разверток, метчиков и плашек. Возможно применение дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления), значительно расширяющих технологические возможности станков данной группы.

Токарные станки могут иметь горизонтальную или вертикальную компоновку в зависимости от расположения шпинделя.

Станкостроительные предприятия выпускают различные модели токарных и токарно-винторезных станков – от настольных до тяжелых. Основные параметры токарных станков – наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над станиной (от 100 до 6000 мм), наибольшее расстояние между центрами (от 125 до 24000 мм).

Наиболее универсальными станками токарной группы являются токарно-винторезные станки. Они используются главным образом в условиях единичного и серийного производств. Конструктивная компоновка станков практически однотипна. На станке выполняют все виды токарных и резьбонарезных работ.

Все механизмы станка смонтированы на станине. В передней (шпиндельной) бабке устанавливают коробку скоростей и шпиндель с патроном. Коробка подач передает движение от шпинделя к суппорту. Суппорт включает в себя поперечные салазки и верхние салазки, которые размещены на каретке суппорта. В фартуке вращение ходового винта преобразуется в поступательное движение суппорта, несущего на верхних салазках резцодержатель. В пиноли задней бабки устанавливается центр для поддержки обрабатываемой заготовки или стержневой инструмент (сверло, развертка) для обработки центрального отверстия в заготовке, закрепленной в патроне.

Установка и закрепление заготовок на станке производится в патроне (выступающая часть заготовки не больше трех ее диаметров), патроне и заднем центре (для длинных заготовок), в центрах (обработка с минимальными отклонениями) и на оправке (обработка при наличии предварительно обработанных поверхностей). При обработке длинных нежестких заготовок с соотношением длины к диаметру больше 15 для предотвращения их прогиба под действием сил резания, инерционных сил и силы тяжести используют подвижные и неподвижные люнеты.

Способы обтачивания конусов.

Привод главного движения осуществляется от электродвигателя. Через клиноременную передачу движение передается валу коробки скоростей. Перемещение суппорта обеспечивает подачу инструмента во время резания. Это движение осуществляется непосредственно от шпинделя. Коробка подач имеет две кинематические цепи для нарезания резьб: одну для метрических, другую для дюймовых.

Токарно-револьверные станки применяются в серийном производстве для изготовления деталей сложной конфигурации из прутка (прутковые) или штучных заготовок (патронные). Особенностью конструкции токарно-револьверных станков является наличие поворотной или линейно перемещаемой револьверной головки, в которой располагаются необходимые комплекты инструментов в требуемой последовательности. В этих станках может отсутствовать задняя бабка. Станки с ЧПУ, предназначенные для двух- и четырехкоординатной обработки, выпускают с двумя револьверными головками.

Основными параметрами токарно-револьверного станка являются наибольший диаметр обрабатываемого прутка и наибольший диаметр обрабатываемой поверхности штучной заготовки над станиной и над суппортом, габариты рабочей зоны станка.

Главное движение в токарно-револьверном станке – вращение шпинделя, несущего заготовку. Движение подачи продольное и поперечное перемещение суппортов, несущих инструмент.

Шпиндельная бабка станков больших и средних размеров имеет встроенную коробку скоростей, причем диапазон регулирования и число ступеней частоты вращения меньше, чем для токарно-винторезного станка. В шпиндельной бабке станков малого размера монтируется только шпиндель, частота вращения которого изменяется при помощи редуктора. Коробка подач тоже упрощена, в ней отсутствуют элементы, необходимые для нарезания резьбы резцом с помощью ходового винта.

В целях стабилизации точности обработки станок снабжают измерительным устройством для систематического контроля и коррекции точности обработки посредством контактного датчика, установленного на револьверной головке.

Револьверные станки более производительны по сравнению с универсальными. Сокращение оперативного времени, складывающегося из основного и вспомогательного времени, достигается за счет сокращения обоих этих слагаемых. Основное время сокращается за счет применения многоинструментных державок и одновременной обработки заготовки несколькими инструментами. Вспомогательное время сокращается за счет быстрой смены инструмента поворотом головки.

Токарно-затыловочные станки используются при изготовлении режущего инструментов со сложным профилем зуба в целях сохранения профиля инструмента при переточках и обеспечения постоянства заднего угла. Затылуют зубья различных фрез и метчиков, а также спиральные сверла.

Затылование производят резцом и шлифовальным кругом. Величину хода затылования суппорта регулируют с помощью сменных кулачков в пределах 18 мм. И в зависимости от вида затыловочных работ используют токарный или шлифовальный суппорт.

Токарно-карусельные станки предназначены для обработки заготовок большой массы (до десятков тонн) и большого диаметра, но имеющих сравнительно небольшую высоту. Горизонтальное расположение плоского круглого стола (планшайбы) значительно облегчает установку, выверку и закрепление заготовки, что весьма затруднительно при обработке тяжелых заготовок на токарных станках с горизонтальной осью шпинделя. На карусельных станках резцом обтачивают наружные и внутренние поверхности вращения. Станок может оснащаться револьверной головкой.

Основными параметрами станков являются наибольший диаметр и высота обрабатываемой заготовки. Главным движением является вращение стола, несущего заготовку. Движение подачи – горизонтальное и вертикальное перемещение суппортов. Карусельные станки бывают одно- и двухстоечные.

Лоботокарные станки служат для обработки заготовок тел вращения небольшой высоты и больших диаметров. Планшайба может быть диаметром до 4 метров. Задняя бабка у этих станков отсутствует. Станки выполняются как с единой, так и с раздельной станиной, которая дает возможность обрабатывать заготовки превышающие размером планшайбу.

В крупносерийном и массовом производстве часто применяют токарные автоматы и полуавтоматы. Конструктивным признаком автомата является наличие полного комплекта механизмов для выполнения рабочих и вспомогательных ходов, автоматизирующих цикл, а также системы управления, координирующей их работу. Полуавтомат от автомата отличается необходимостью вмешательства в работу станка для повторения цикла (загрузка заготовок, съем изделий, ориентирование, закрепление заготовок).

Обработка деталей на этих станках производится несколькими инструментами, которые устанавливают на суппортах и в специальных приспособлениях. Высокая производительность достигается благодаря полной автоматизации рабочих и холостых ходов и их частичного совмещения. Однако переналадка при переходе на обработку другой заготовки связана со значительными затратами времени.

Токарные автоматы и полуавтоматы выпускают с горизонтальной и вертикальной осями вращения шпинделя. По способу обработки их делят на фасонно-отрезные, продольного точения, токарно-револьверные, многорезцовые и копировальные. По способу управления рабочим циклом подразделяют на группы с равномерно вращающимся распределительным валом и с переменной скоростью вращения во время цикла обработки. По назначению – на универсальные и специализированные. По виду заготовки – на прутковые и патронные.

Автоматы бывают одно- и многошпинлельные. Многошпиндельные автоматы и полуавтоматы обеспечивают более высокую степень концентрации обработки, что способствует повышению их производительности, сокращению площади, занимаемой оборудованием.

По принципу работы автоматы подразделяют на автоматы параллельного и последовательного действия. На автоматах параллельного действия на всех шпинделях одновременно производятся одинаковые операции, и за один цикл работы завершается обработка заготовок, число которых соответствует числу шпинделей. На автоматах последовательного действия заготовки с загрузочной позиции путем периодического поворота и индексации шпиндельного стола последовательно подводятся к рабочим позициям и одновременно обрабатываются группами инструментов в соответствии с технологическим процессом.

На примере станков токарной группы рассмотрим вопрос о рациональном выборе оборудования.

Выбор станка определяется затратами на его приобретение, эксплуатацию, и масштабом производства. Вопрос экономической целесообразности технологической операции решается путем сопоставления себестоимости различных операций.

Для определения себестоимости детали при выборе типа станка применяют дифференцированный метод расчета, при котором себестоимость единицы продукции определяют по формуле

С = М + О + П + И +(1 + (α₁ + α₂)/100)З,

где М – стоимость материалов за вычетом стоимости отходов, О – расходы на амортизацию и содержание оборудования, , приходящиеся на единицу продукции, П – расходы на амортизацию и содержание приспособлений и прочей технологической оснастки, приходящиеся на единицу продукции, И – расходы на амортизацию и содержание инструмента, приходящиеся на единицу продукции, α₁ – процент начислений по заработной плате на социальные расходы, α₂ – накладные расходы за вычетом расходов на амортизацию, З – прямая заработная плата производственных рабочих.

Для сопоставления себестоимости нескольких конкурирующих вариантов операций применяют графоаналитический метод. Все расходы, из которых складывается стоимость детали делят на две группы:

расходы, прямо пропорциональные числу изготовленных за определенный отрезок времени (месяц, квартал, год) единиц продукции (зарплата рабочих и наладчиков, стоимость материалов, расходы на амортизацию и содержание оборудования, приспособлений и инструмента, стоимость электроэнергии);

расходы, не зависящие от числа подлежащих изготовлению единиц продукции (расходы на приобретение оборудования, приспособлений, инструмента, на отладку техпроцесса и т.п.).

Стоимость изготовления партии деталей

С = С_ХN + К,

где С_Х – производственные расходы (первая группа расходов) на одну единицу продукции; К – капитальные и периодические расходы (вторая группа расходов) на партию деталей; N – число деталей в партии.

Себестоимость изготовления одной детали

C’ = С_Х + К/N.

Но следует учитывать, что при увеличении партии деталей будет увеличиваться и число станков, приспособлений, инструментов, а следовательно величина будет скачкообразно возрастать.

При сравнении нескольких конкурирующих вариантов технологической операции определяют стоимость обработки партии деталей по каждому варианту. Возьмем три варианта обработки детали на станках токарном, револьверном и автомате.

С = С_Х1N + К₁, С = С_Х2N + К₂, С = С_Х3N + К₃.

Для простоты положим, что величины К₁, К₂ и К₃ включают стоимость станка, приспособлений, инструмента, стоимость наладки, а величины С_Х1, С_Х2 и С_Х3 определяют затраты на материалы и заработную плату производственным рабочим. Поскольку единовременные затраты для револьверного станка меньше, чем для автомата и больше, чем для токарного станка, К₁ < К₂ < К₃. Полагая, что затраты на материал во всех трех случаях одинаковы, а заработная плата на единицу продукции ввиду различной производительности у револьверного станка меньше, чем у токарного, и больше, чем при изготовлении детали на автомате, имеем С_Х1 > С_Х2 > С_Х3.

На рисунке дано графическое сопоставление себестоимости трех различных вариантов операции в зависимости от числа деталей в партии. Для первого варианта операции при N = N₁ число станков, а следовательно, также и приспособлений удваивается, а при N = N₄ утраивается, поэтому график стоимости имеет характер ломаной линии. Для второго варианта операции удвоение потребного числа станков, приспособлений и инструментов имеет место при N = N₃. Для третьего варианта число деталей N, при котором происходит увеличение потребного числа станков, приспособлений и инструментов, находится за пределами графика. Таким образом следует, что при числе деталей в партии N < N₁ экономически целесообразно применить токарный станок, при N₁ < N < N₃ – револьверный станок и при N > N₃ токарный автомат.

11