Основы технологии приборостроения (лаб.практ

Г.А. БОЛЬШАКОВА, В.И. ВОЛКОМОРОВ, А.В. МАРКОВ

ОСНОВЫ

ТЕХНОЛОГИИ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНЫЙПРАКТИКУМ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ

Цель работы – ознакомиться с назначением и устройством токарно-винторезного станка 16К20 и его основных узлов, исследовать влияние элементов режимов резания на производительность токарной обработки.

Необходимые теоретические сведения

Токарная обработка представляет собой технологический процесс получения тел вращения заданной формы и размеров в результате снятия стружки режущим инструментом при вращении обрабатываемого тела.

Станок сообщает заготовке вращательное движение, а инструменту – перемещение относительно нее. Благодаря сочетанию различных движений заготовки и инструмента происходит процесс резания, позволяющий обрабатывать наружные и внутренние цилиндрические, конические и фасонные поверхности, осуществлять подрезку торцев, нарезание наружных и внутренних резьб, протачивание канавок, зенкование, сверление, зенкерование и развертывание. Для выполнения этих работ используют резцы, зенковки, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки и т.п.

Типичным представителем универсальных токарно-винторез- ных станков является станок 16К20. Это базовая модель, на основании которой разработаны различные модификации, включая станки с числовым программным управлением. В настоящей лабораторной работе устройство токарного станка и отдельных его узлов рассматривается на примере 16К20 (рис. 1.1).

3

Рис. 1.1. Сборочные единицы (узлы) и механизмы токарно-винторезного станка: 1 − 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 − электропусковая аппаратура, 13 − коробка скоростей, 14 − шпиндель

Технические характеристики токарно-винторезного станка 16К20

Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм………………………………1000

Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм………………215

Пределы оборотов, об/мин…………………………………………………12,5…1600

Пределы подач, мм/об продольных……………………………………………………………….0,05...2,8 поперечных…………………………………………………………….0,002...0,11

Мощность электродвигателя главного привода, кВт……………………………....11 Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм…………...400 Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм…..220 Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм…..50 Габаритные размеры станка, мм

длина…………………………………………………………………………..2795

ширина………………………………………………………………………...1190 высота…………………………………………………………………………1500 Масса станка, кг……………………………………………………………………3005

Рассмотрим основные узлы этого станка.

Передняя бабка. Основное ее назначение − сообщить заготовке главное движение с заданной частотой и через механизм подачи передать его ходовому валу и ходовому винту. Механизм подачи

4

соединяет суппорт станка, на котором в резцедержателе установлен инструмент (резец), с коробкой скоростей. Наличие реверсивного механизма (трензеля) и гитары подач позволяют изменить направление и скорость перемещения суппорта.

Суппорт. Суппорт предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе (рис. 1.2). Нижние салазки (продольный суппорт) 1 перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим 12 перемещаются поперечные салазки (поперечный суппорт) 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки (детали). На поперечных салазках расположена поворотная плита4, которая закрепляется гайкой 10.

Рис. 1.2. Суппорт токарного станка 16к20: 1 – нижние салазки; 2 – ходовой винт; 3 – поперечные салазки; 4 – плита; 5, 12 – направляющие; 6 –резцедержатель; 7 – винт; 8 – болты; 9, 13, 14, 15 – рукоятки; 10 – гайка; 11 – верхние салазки

5

По направляющим 5 поворотной плиты перемещаются (с помощью рукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки (детали). Резцедержатель (резцовая головка) 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14.

Задняя бабка (рис. 1.3). В корпусе 1 (при вращении винта 5 маховиком 7) перемещается пиноль 4, закрепляемый рукояткой 3. В пиноли устанавливается центр 2 с коническим хвостовиком (или инструмент). Задняя бабка перемещается по направляющим станка вручную или с помощью продольного суппорта. В рабочем неподвижном положении задняя бабка фиксируется рукояткой 6, которая соединена с тягой 8 и рычагом 9. Сила прижима рычага тягой к станине регулируется гайкой 11 и винтом 12. Более жесткое крепление задней бабки производится с помощью гайки 13 и винта 14, который прижимает к станине рычаг 10.

Рис. 1.3. Задняя бабка: 1 – корпус; 2 – центр; 3, 6 – рукоятки; 4 – пиноль; 5, 12, 14 – винты; 7 – маховик; 8 – тяга; 9, 10 – рычаги; 11, 13 – гайки

6

Станина. Станина является основанием станка, на ней крепятся все основные его узлы. Наиболее ответственная часть стани-

ны − направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка.

Жесткая коробчатая форма станины в сочетании с закаленными призматическими направляющими обеспечивают необходимую точность перемещения подвижных узлов станка и хорошую виброустойчивость.

Фартук. Фартук (рис. 1.4) прикреплен к нижней каретке, и в нем находятся механизмы для преобразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное движение суппорта. Поперечная подача резца производится перемещением поперечной каретки суппорта.

Рис. 1.4. Фартук: 1 – рейка; 2 – ходовой винт; 3, 19 – рукоятки; 4, 6, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 20 – зубчатые колеса; 5 – кнопка; 7 – винт; 10 – ходовой вал; 11 – шпоночная канавка; 17 – червяк

7

Для более точного продольного перемещения суппорта пользуются ходовым винтом 2, с которым связана гайка, установленная в фартуке суппорта. При нарезании резьбы обе половины гайки сближаются рукояткой 6. Они обхватывают винт 2, при вращении которого фартук, а вместе с ним и суппорт получают продольное перемещение.

Ходовой винт и рейку используют только при нарезании резьбы. При других токарных работах продольная подача осуществляется с помощью жестко скрепленной со станиной зубчатой рейки и катящегося по ней зубчатого колеса 4. Реечное колесо вращается либо вручную, либо от ходового вала 10.

В длинную шпоночную канавку 11 вала входит шпонка сидящего на нем червяка 17. Вращаясь, червяк приводит в движение червячное колесо 16. Для включения механической продольной подачи нужно рукояткой 19 с помощью муфты соединить червячное колесо с колесом 18. Последнее сообщает вращение сцепленному с ним колесу 2, а вместе с ним будет вращаться реечное колесо 4. Это колесо катится по неподвижной рейке 1, приводя в движение фартук и суппорт.

Рядом с червяком 17 на ходовом валу находится коническое зубчатое колесо 15, шпонка которого также скользит в длинной шпоночной канавке ходового вала. Вращаясь вместе с валом, колесо 15 приводит во вращение коническое колесо 14 и колеса 12, 13 и 16.

Посредством кнопки 5 колесо 8 можно сцепить с колесом 6. Вместе с колесом 6 приходит во вращение винт 7, осуществляя поперечную подачу резца.

Для выключения поперечной подачи колесо 8 через колесо 9 выводят из зацепления с колесом 6, пользуясь кнопкой 5. Ручная поперечная подача производится рукояткой 3, а ручная продольная – рукояткой 21 через 2, 4, 20 и рейку 1. Для предотвращения возможности одновременного включения ходового винта и ходового вала в станке имеется блокировочный механизм.

Коробка подач. Назначение коробки подач – изменять скорости вращения ходового винта и ходового вала, чем достигается перемещение суппорта с выбранной скоростью в продольном и поперечном направлениях. Вал 14 в подшипниках 15 (рис. 1.5) коробки подач получает вращение от зубчатых колес гитары; вместе с ним вращается и имеет возможность перемещаться вдоль него зубчатое колесо П с рычагом 10. На одном конце рычага 10 враща-

8

ется (на оси) зубчатое колесо 12, сопряженное с зубчатым колесом 11, а на другом − рукоятка 9, с помощью которой рычаг 10 перемещается вдоль вала 14 и может занимать любое из десяти положений (по числу зубчатых колес в механизме 1 Нортона).

Рис. 1.5. Коробка подач: 1 – механизм Нортона; 2, 14 – валы; 3, 8, 11, 12, 13 – зубчатые колеса; 4 – кулачковая муфта; 5 – ходовой винт; 6 – ходовой вал; 7 – передняя стенка; 9 – рукоятка; 10 – рычаг; 15 – подшипник

В каждом из таких положений рычаг 10 поворачивается и удерживается штифтом 9, который входит в соответствующие отверстия на передней стенке 7 коробки подач. При этом зубчатое колесо 12 входит в зацепление с соответствующим зубчатым колесом 13 механизма 1, в результате чего устанавливается выбранное число оборотов вала 2. Вместе с валом 2 вращается зубчатое колесо 3, которое можно перемещать вдоль него рукояткой. При перемещении вправо зубчатое колесо 3 посредством кулачковой муфты 4 соединяется с ходовым винтом 5 и передает ему вращательное движение, а при перемещении влево входит в зацепление с зубчатым колесом 8 и передает вращательное движение ходовому валу 6.

9