Основные технические характеристики станков

N п/п	Тип и модель станка	Расшифровка модели станка	Технологическая оснастка			Технологические возможности станка	Отличительные особенности модели станка
			приспособления	инструмент
				режущий	вспомогательный
1	Токарно-винторезный 16К20	1 – группа токарные 6 – тип токарно-винторезный К – модернизация 20 – основной параметр – высота центров 200мм	Токарные станки:			точение и растачивание цилиндрических, торцовых и фасонных поверхностей, сверление, зенкерозание, развертывание, зенкование отверстий, нарезание резьбы	станок лагранно-центровой универсальный не настроенный с ручной системой управления, резцедержатель четырехпози-ционный
			патроны: двух-, трех- и четырех кулачковые цанговые, поводковые и др; центра, люнеты, оправки разных видов.	резцы токарные: проходные, упорные подрезные, резьбовые расточные, канавочные, отрезные и т.д.	резцедержатели, державки, патроны, оправки, переходные втулки

Таблица 2

Технологические возможности станков

Тип и модель станка	Основной параметр	Диапазоны		Наименование и схемы основных технологических переходов
		n1 об/мин	S1 мм/об (мм/мин)
1. Токарно-вин­торезный 16К20	Высота центров 200 мм наибольший диаметр обрабатываемой заготовки под станиной 400мм	12,5 – 1600	Sпр = 0,05 – 2.8 мм/об Sпоп = 0,026 – 1,4 мм/об	1. Точить поверхность 1 Резец токарный проходной прямой правый

Лабораторная работа №1. Изучение токарных станков

Инструмент

Рассмотрим основные углы заточки резца

Рис. 1.1. Резец и основные углы его заточки

Элементы и основные углы резца (рис. 1.1):  - режущая часть,  – присоединительная часть, 1 – передняя поверхность, 2 – главная задняя поверхность, 3 – главная режущая кромка, 4 – вспомогательная задняя поверхность, 5 – вершина резца, 6 – вспомогательная задняя поверхность. Углы резца:  – передний,  – главный задний,  – главный угол в плане. Резание осуществляется внедрением в заготовку клина.

Лезвия другого инструмента (сверл, фрез, протяжек и др.) похожи на лезвия резцов и характеризуются теми же углами.

Рис. 1.2. Разложение силы резания на составляющие

Равнодействующая сил резания R обычно рассматривается в виде составляющих: P_x – осевая (вдоль оси вращения заготовки), P_y – радиальная, P_z – тангенциальная (окружная).

Рис. 1.3. Основные типы резцов, применяемых на токарно-винторезном станке:

1 – отрезка отрезным резцом; 2 – точение наружной цилиндрической поверхности напроход проходным резцом; 3 – точение наружной цилиндрической поверхности в упор (с подрезкой торца) проходным упорным резцом; 4 – точение канавки канавочным резцом; 5 – точение резьбы резьбовым резцом; 6 – подрезка торца подрезным резцом; 7 – растачивание отверстия расточным резцом.

Кроме резцов применяются сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки и др. (см. лабораторную работу 2).

Способы установки заготовок

Для закрепления на токарных станках деталей небольшой длины используются универсальные трехкулачковые самоцентрирующие патроны (рис. 1.4). Обрабатываемая заготовка зажимается кулачками 4, сцепленными с рейкой 3, входящей в зацепление со спиралью, нарезанной на переднем торце конической шестерни 2. Вращением (ключом) одного из трех зубчатых колес 5 перемещают кулачки в Т-образных пазах корпуса. Зубчатые колеса 5 расположены равномерно по окружности патрона в отверстиях корпуса. Зажимные поверхности кулачков расположены уступом по трем различным радиусам, что увеличивает диапазон размеров зажимаемых заготовок и облегчает переналадку патрона с одного размера на другой. Преимуществом трехкулачковых универсальных патронов является простота конструкции, универсальность и достаточное усилие зажима, а недостатком – сильный износ спирали и в связи с этим преждевременная потеря точности патрона.

Рис. 1.4. Универсальный трехкулачковый самоцентрирующий патрон:

1 – корпус, 2 – коническая шестерня со спиралью, 3 – рейка, 4 – кулачок, 5 – зубчатое колесо, 6 – крышка, 7 – шпилька

При широкой номенклатуре деталей заготовку устанавливают без выверки. И необходимый размер по длине выдерживают либо от торца детали, либо от торца корпуса патрона, в котором закреплена деталь (рис. 1.5, а). При обработке партии деталей в условиях крупносерийного и массового производства для установки заготовок в осевом направлении используют расточенные кулачки (рис. 1.5, б), благодаря чему отпадает необходимость в измерении при установке следующей заготовки.

Для обработки прутковых материалов применяют цанговые патроны (рис. 1.5, в). Цанговые патроны применяют для зажима калиброванных прутков различного профиля, обрабатываемых на револьверных станках и автоматах, и для зажима тонкостенных деталей на револьверных и шлифовальных станках. В таких патронах центрирование и зажим прутка и деталей цангой производится под действием осевой силы, создаваемой штоком механизированного привода патрона. Имеется много других типов патронов.

Рис. 1.5. Способы установки заготовок в патронах:

а) в обычных кулачках трехкулачкового патрона; б) в расточенных кулачках трехкулачкового патрона; в) в цанговом патроне

Наиболее часто детали типа валов обрабатывают в центрах (рис. 1.6), при том на торцовых поверхностях заготовки делают конические центровые отверстия. При установке заготовки на станок в центровые отверстия вводят передний 1 и задний 2 центры. Для передачи заготовке вращения служит поводковый патрон 3 и хомутик 4, закрепляемый винтом 5 на конце заготовки. Свободный юнец хомутика входит в контакт с вращающимся пальцем поводкового патрона и вращает деталь.

Рис. 1.6. Установка заготовки в центрах: 2 – передний и задний центры, 3– поводковый патрон, 4 – хомутик

При обработке на токарных станках заготовок значительной длины и небольшого диаметра в качестве дополнительных опор применяют специальные приспособления люнеты (рис. 1.7), позволяющие предотвратить прогиб обрабатываемых заготовок. Люнеты бывают: неподвижные (рис. 1.7) и подвижные, применяемые при обработке длинных участков вала, устанавливаемые на суппорте и перемещающиеся вместе с резцом.

Рис. 1.7. Неподвижный люнет

В единичном производстве при обработке заготовок сложной формы для закрепления на токарном станке заготовок, имеющих неправильную цилиндрическую форму, а также корпусных деталей (для растачивания основных отверстий) используют четырехкулачковые патроны или планшайбы с индивидуальным приводом кулачков (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Установка заготовки в четырехкулачковом патроне

Нередко детали неправильной геометрической формы устанавливают на планшайбе (рис. 1.9) с применением прижимных планок, прихватов, опорных планок, комплектов зажимных болтов и упоров.

Рис. 1.9. Установка на планшайбе:

1 – планшайба, 2–кулачок, 3 – заготовка, 4 – противовес, 5 – болт

Самозажимные поводковые патроны изготовляют с двумя или тремя эксцентриковыми кулачками (рис. 1.10) с насечкой, которые в начале обработки под действием сил резания зажимают обрабатываемую деталь, установленную в центрах станка, и передают ей крутящий момент от шпинделя станка. При увеличении крутящего момента резания автоматически увеличивается и крутящий момент от шпинделя, передаваемый кулачками патрона на деталь. Для удобной установки детали в центрах применяют поводковые патроны с кулачками, авто­матически раскрывающимися после окончания обработки. Для установки тонких дисков при обработке торцовых поверхностей применяют магнитные патроны с постоянными магнитами.

Рис. 1.10. Схема работы трехкулачкового поводкового патрона:

1 – кулачок, 2 – обрабатываемая деталь, 3 – корпус патрона

Используют также угольники, смонтированные на планшайбе так, чтобы ось обрабатываемого отверстия заготовки совпадала с осью центров станка (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Установка заготовок на угольнике при обработке торца патрубка; 1 – планшайба, 2 – упор, 3 – противовес, 4 – угольник, 5 – заготовка

Заготовку со сквозным отверстием закрепляют на оправке и устанавливают оправку с заготовкой в центрах станка или в трехкулачковом патроне.

Обработка заготовок на токарных станках

Движением резания на токарных станках является вращение заготовки. Инструмент совершает движения подач: продольной (вдоль оси заготовки) и поперечной (поперек оси вращения заготовки).

Схемы основных видов обработки поверхностей, показанные на рисунке 1.12, являются типовыми, так как их можно реализовать на универсальных токарных станках, полуавтоматах, автоматах и станках с ЧПУ. Обработка поверхностей осуществляется с продольным или поперечным движением подачи (рис. 1.12, а). Способ перемещения инструментов в направлениях движения подачи зависят от типа станка. Подача может быть ручной или механической (на универсальных станках), от кулачков и копиров (на полуавтоматах и автоматах) или по управляющим командам программы системы ЧПУ станка.

Рис. 1.12. Схемы обработки поверхностей заготовок на токарно-винторезном станке

Наружные цилиндрические поверхности обтачивают прямыми (рис. 1.12, б) или упорными проходными резцами. Заготовки длинных валов обтачивают, устанавливая их в центрах.

Для обработки заготовок нежестких валов рекомендуют использовать проходные резцы, у которых главный угол в плане  = 90°. При обработке заготовок валов такими резцами радиальная составляющая силы резания Р_y = 0, что снижает деформацию заготовок в процессе обработки и повышает их точность.

Наружные (рис. 1.12, в) и внутренние резьбы нарезают резьбовыми резцами

Обтачивание наружных и растачивание внутренних конических поверхностей средней длины (рис. 1.12, ж, о) с любым углом конуса при вершине на токарно-винторезных станках производят с наклонным движением подачи резцов, при повороте верхнего суппорта.

Точение длинных пологих конусов (2 = 8 – 10°) производят смещая в поперечном направлении корпус задней бабки относительно ее основания (рис. 1.12, г) или используя специальное приспособление – конусную линейку. При обработке конических поверхностей на станках с ЧПУ продольное и поперечное движения подачи суммируются автоматически. Сквозные отверстия на токарно-винторезных станках растачивают проходными расточными резцами (рис. 1.12, д), глухие – упорными (рис. 1.12, е). С поперечным движением подачи на токарно-винторезных станках обтачивают кольцевые канавки (рис. 1.12, з) прорезными резцами, фасонные поверхности (рис. 1.12, и) выполняют фасонными резцами, короткие конические поверхности – фаски (рис. 1.12, к) – широкими резцами, у которых главный угол в плане равен половине угла при вершине конической поверхности. Отрезание деталей от заготовки (рис. 1.12, л) выполняют отрезными резцами с наклонной режущей кромкой, что обеспечивает получение торца у готовой детали без остаточного заусенца. Подрезание торцов (рис. 1.12, н) выполняют специальными подрезными резцами.

На токарно-винторезных станках обработку отверстий выполняют сверлами (рис. 1.12, м), зенкерами и развертками. В этом случае обработку ведут с продольным движением подачи режущего инструмента

Наладка на обработку конических поверхностей

Способы обработки таких поверхностей следующие: широким резцом; поворотом верхнего суппорта; смещением задней бабки; путем согласования величины продольной и поперечной подач резца; с помощью конусной линейки.

Наружные и внутренние конусы длиной до 15 мм обрабатывают широким резцом, главную режущую кромку которого устанавливают под требуемым углом к оси конуса, осуществляя при этом продольную или поперечную подачу (рис. 1.13). Этот способ применяют в том случае, когда обрабатываемая заготовка жесткая, угол конуса большой, а к точности угла конуса, шероховатости поверхности и прямолинейности образующей не предъявляют высоких требований.

Получение конической поверхности поворотом верхнего суппорта (рис. 1.14) заключается в том, что резцовые салазки поворачивают на угол . Так как подача осуществляется вручную, данный способ используют при обработке конусов длиной до 50 мм.

Рис. 1.13. Обработка конуса широким резцом

Рис. 1.14. Обработка конусаповоротом резцовых салазок

Обработку конических поверхностей осуществляют также путем смещения (в поперечном направлении) корпуса задней бабки относительно ее основания на величину h (рис. 1.15). Этот способ применяют для заготовок относительно большой длины с малым углом конуса. Заготовку закрепляют в центрах.

Рис. 1.15 Обработка конуса путем смещения задней бабки

Конусы также получают с помощью копировальной линейки 2 (рис. 1.16) , укрепленной на задней стороне станины на кронштейнах. Ее можно устанавливать под требуемым углом к линии центров токарного станка. По линейке скользит ползун 3, соединенный через палец 4 и кронштейн 5 с поперечной кареткой суппорта. Винт поперечной подачи каретки разобщен с гайкой. При продольном перемещении всего суппорта ползун 3 будет двигаться по неподвижной линейке 1, сообщая одновременно поперечное смещение каретке суппорта. В результате двух движений резец образует коническую поверхность, конусность которой будет зависеть от угла установки копировальной линейки.

Рис. 1.16 Копировальная линейка

Комбинирование автоматической продольной подачи суппорта и автоматической поперечной подачи верхней каретки суппорта используют при обработке длинных деталей, у которых длина образующей конуса значительно превышает длину хода верхней каретки суппорта. При этом верхнюю каретку необходимо повернуть на угол  к линии центров.

Конические и фасонные поверхности можно обрабатывать и с помощью гидрокопировального суппорта (рис. 1.17), который закрепляют вместо поперечных салазок

Рис. 1.17 Гидрокопировальный суппорт

Фасонные поверхности обрабатываются фасонными резцами, по копиру (шаблону) или по программе.

Характеристики токарно-винторезных станков

Основным параметром универсального токарно-винто­резного станка является высота центров над станиной. Этот размер определяет наибольший диаметр заготовки, которую можно установить и обработать на станке данной модели.

Другим основным параметром станка является наибольшее расстояние между его центрами, которое определяет наибольшую длину обрабатываемой заготовки, причем это расстояние может быть разным у станка одной и той же модели. Так, у станков с диаметром обрабатываемой заготовки 500 мм расстояние между центрами может быть 700; 1000; 1400 и 2000 мм.

Токарно-винторезные станки характеризуются также наибольшей частотой вращения шпинделя, наибольшим диаметром прутка, проходящего внутри шпинделя и размером конуса шпинделя.

Рис. 1.18. Основные узлы и движения токарно-винторезного станка:

1 – передняя бабка, 2 – суппортная группа, 3 – резцедержатель, 4 – обрабатываемая заготовка, 5 – задняя бабка, 6 – ходовой винт, 7 – ходовой валик, 8 – фартук, 9 – коробка подач, 10 – гитара, 11– рейка, V – скорость резания, S_пр – подача продольная, S_поп – подача поперечная.

Обозначение модели станка 16К20 расшифровывается так: 1 – токарная группа, 6 – винторезный (подгруппа), К – модификация, 20 – расстояние от оси центров до суппорта в см.

Функции основных узлов станка (рис. 1.18): электродвигатель через клиноременную передачу вращает вал коробки скоростей, расположенной в передней бабке 1 и служащей для изменения скорости вращения заготовки 4. От коробки скоростей через гитару сменных колес 10 вращение передается коробке подач 9, которая позволяет регулировать величину подачи и далее на ходовой валик 6 или ходовой винт 7. Последний используется только при нарезании резьбы резцом. Гитара служит для увеличения числа возможных подач. Далее вращение передается в суппорт 2 на шестерню, которая, обкатываясь по неподвижной зубчатой рейке 11, двигает суппорт с резцами, установленными в четырехпозиционном резцедержателе 3. Поперечная подача осуществляется механизмом винт – гайка. В заднюю бабку 5 вставляется инструмент (сверло, зенкер, развертка) или задний центр для поддержания конца длинной детали при обработке.