Глава VI токарно-винторезные станки
§ I. Общие сведения
В станочном парке промышленности одно из ведущих мест занимает группа токарных станков. Несмотря на преобладающие тенденции развития специальных токарных станков и автоматов, отвечающих задачам получения наибольшей производительности при максимальной автоматизации процесса, продолжают развиваться и универсальные токарно-винторезные станки.
Токарно-винторезные станки предназначены для выполнения разнообразных работ. На этих станках можно обтачивать наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, растачивать цилиндрические и конические отверстия; обрабатывать торцовые поверхности; нарезать наружную и внутреннюю резьбы;
сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия; производить отрезку, подрезку и другие операции.
Основными параметрами токарно-винторезных станков являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной и наибольшее расстояние между центрами, которое определяет наибольшую длину обрабатываемой детали. Кроме этих основных параметров важными размерами токарно-винторезных станков, регламентируемыми стандартами, являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом, наибольшая частота вращения шпинделя, наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя, размер центра шпинделя, наибольшая высота резца. Токарно-винторезные станки выпускают с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 100-1250 мм и более.
Серийный выпуск токарных станков был впервые начат на московском заводе «Красный пролетарий». Первым достаточно прогрессивным по тому времени токарно-винторезным станком с шестеренной коробкой скоростей явился станок ДИП-200, выпущенный в 1932 г. Затем эту модель модернизировали, в результате чего были созданы станки 1Д62М, 1А62, 1К62 и др. В настоящее время на заводе серийно изготовляют станок 16К20 нормальной и повышенной точности. На базе этого станка созданы специализированные токарные станки различных видов.
Токарные станки оснащают копировальными устройствами, что позволяет обрабатывать сложные контуры без специальных фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента и значительно упрощает наладку и подналадку станков. Имеются токарно-копировальные станки с двумя-тремя копировальными суппортами, на которых можно обрабатывать наружные, внутренние и торцовые поверхности. Применение в токарных станках числового программного управления дает возможность полностью автоматизировать цикл обработки на них.
Развитие токарно-винторезных станков идет по пути повышения точности, совершенствования управления, увеличения диапазона скоростей и подач, дальнейшей отработки технологической оснастки. В токарно-винторезных станках вращение заготовки является главным движением, а движение суппорта с резцом движением подачи; все остальные движения являются вспомогательными.
§ 2. Основные узлы токарно-винторезных станков и их назначение
Токарно-винторезные станки имеют практически однотипную компоновку, примером которой может служить станок 16К20 (рис. 44). Основными его узлами являются станина, передняя (шпиндельная) бабка, в которой могут быть размещены коробка скоростей, коробка подач, суппорт с резцедержателем и фартуком, задняя бабка.
Рис. 44. Общий вид тскарно-винтирезиого станка 16К20:
А-передняя (шпиндельная) бабка; Б - суппорт; В - задняя бабка; Г - фартук; Д-станина; Е - коробка подач; 1,4- рукоятки управления коробкой скоростей; 2 - грибок установки нормального, увеличенного шага резьбы и положения при делении многозаходных резьб; 3 - грибок управления правых и левых резьб; 5 - маховик ручного продольного перемещения суппорта; 6 - рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 7 -кнопочная станция; S - кнопка включения быстрых перемещений суппорта; 9 - рукоятка включения, выключения и реверсирования продольной и поперечной подач суппорта; 10, 12 - рукоятки включения, выключения и реверсирования вращения шпинделя; 11 -рукоятка включения маточной гайки фартука; 13, 14, 15 - рукоятки управления коробкой подач.
Станина служит для монтажа всех основных узлов станка и является его основанием. Наиболее ответственной частью станины являются направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка.
Передняя бабка закреплена на левом конце станины. В ней находится коробка скоростей станка, основной частью которой является шпиндель, вращающийся в подшипниках качения или скольжения. В корпусе передней бабки размещен также механизм коробки скоростей. Развертка коробки скоростей станка 16К20 показана на рис. 45. В некоторых, станках коробка скоростей размещена в передней тумбе станины. В этом случае коробка скоростей связана со шпинделем ременной передачей. Такие станки называются станками с разделенным приводом
Рис. 45. Развёртки коробки скоростей станка 16К20
Задняя бабка служит для поддержания обрабатываемой детали в центрах, а также закрепления инструментов при обработке отверстий (сверл, зенкеров, разверток) и нарезания резьбы (метчиков, плашек).
Относительно направляющей плиты корпус бабки может перемещаться в поперечном направлении с помощью винта. Задняя бабка станка 16К20 (рис. 46) имеет пневматическое устройство, облегчающее перемещение ее по направляющим станины и предотвращающее износ направляющих. В это устройство входят воздушный трубопровод, подключенный к цеховой магистрали сжатого воздуха; фильтр (влагоотделитель) 5, в котором осаждается имеющаяся в воздухе влага; маслораспылитель 4, в котором воз дух захватываетмелкие частицы масла, служащие для смазки клапана 3; трехходовой клапан 3 для впуска сжатого воздуха в специальную камеру на подошве основания задней бабки с целью создания «воздушной подушки». Подача воздуха включается при нажиме кулачка, укрепленного на рукоятке /, на толкатель 2, клапана 3.
Рис. 46. Задняя бабка станка 16К20
Коробка подач (рис. 47) служит для передачи вращения от шпинделя или от отдельного привода ходовому валу 4 или ходовому винту 3, а также для изменения их частоты вращения с целью получения необходимых подач или определенного шага при нарезании резьбы. Это достигается изменением передаточного отношения коробки подач. Коробка подач связана со шпинделем станка гитарой со сменными зубчатыми колесами. Муфты 1 и 2 служат для передачи на прямую вращения ходовому винту и ходовому валу.
Фартук предназначен для проебразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное поступательное движение суппорта.
Рис. 47. Развертка коробки подач станка 16К20
С
уппорт
служит для закрепления режущего
инструмента и сообщения ему движений
подачи. Суппорт (рис. 48, а) состоит из
каретки (нижних салазок) 1, которая
перемещается по направляющим станины;
поперечных салазок 2, скользящих
по направляющим каретки 1 в поперечном
к оси заготовки направлении;
поворотной части 5 с направляющими, по
которым перемещается
Рис. 48. Схема суппорта и резцедержатель станка 16К20
резцовая каретка (верхняя каретка) 4. Поворотную часть суппорта можно устанавливать под углом к линии центра станка. У суппорта имеется задний резцедержатель 3, который устанавливают на поперечных салазках и используют для прорезания канавок. Резцедержатель станка 16К20 (рис. 48, б) можно фиксировать и надежно закреплять с помощью конусного сопряжения с опорой. Фиксация в основных четырех положениях осуществляется подпружиненным шариком, расположенным в резцедержателе и заскакивающим в гнезда конусного основания. При повороте резцедержателя рукояткой 1 вначале колпак 2 сходит по резьбе с центрального винта 3 опоры, затем подпружиненные фрикционные колодки, связанные со штифтами, прижимаются к расточке колпака и таким образом передают вращение на резцедержатель.
Рис. 49. Держатель для центрового инструмента
При зажиме вначале поворачивается колпак вместе с резцедержателем, а после фиксации резцедержателя колпак, преодолевая трение колодок, навинчивается на винт окончательно, надежно закрепляя резцедержатель.
Рис. 50. Резцовая оправка для обработки деталей над выемкой в станине
Держатель центрового инструмента. У станка 16К20 имеется держатель центрового инструмента (рис. 49) (под выражением центровой инструмент понимается режущий инструмент для обработки отверстий, ось которых совпадает с осью шпинделя, например сверла, зенкера, развертки и т. п.). Этот инструмент применяют при обработке отверстий с ручной и механической подачами каретки суппорта. Держатель 1 устанавливают в ту позицию резцедержателя, которая имеет соответствующую маркировку, обозначающую сверло. В цилиндрическое отверстие держателя вставляют
втулку 2 с коническим отверстием для инструмента и стопорят винтом 5. Совмещение осей режущего инструмента и шпинделя осуществляется перемещением поперечных салазок суппорта до совпадения визира с риской на каретке, обозначенной символом, идентичным нанесенному на резцедержателе.
Резцовая оправка для обработки деталей над выемкой в станине (рис. 50). Оправку применяют на станке 16К20Г при обработке деталей диаметром до 600 мм и длине 295 мм от торца фланца шпинделя для предотвращения свисания каретки с направляющих станины. Оправку 1 устанавливают в держателе 2, а резец 3 крепят винтами 4. Обработку с использованием оправки следует проводить на минимальных режимах.