1. 5. Станки токарной группы
Токарно-винторезные станки
Токарно-винторезные станки предназначены для выполнения токарных, сверлильно-расточных и резьбовых работ в единичном и мелкосерийном производствах.
В качестве инструментов используют не только резцы, но и осевые инструменты; сверла, зенкеры, развертки и т.п.
Токарно-винторезный станок состоит из следующих узлов (рис. 12). Станина 2 с призматическими направляющими служит для монтажа узлов станка и закреплена на тумбах. В передней тумбе 1 смонтирован электродвигатель главного привода станка, в задней тумбе 12 – бак для смазочно-охлаждающей жидкости и насосная станция.
В передней бабке 6 смонтированы коробка скоростей станка и шпиндель. Механизмы и передачи коробки скоростей позволяют получать разные частоты вращения шпинделя. На шпинделе закрепляют зажимные приспособления для передачи крутящего момента обрабатываемой заготовке. На лицевой стороне передней бабки установлена панель управления 5 механизмами коробки скоростей.
Коробку подач 3 крепят к лицевой стороне станины. В коробке смонтированы механизмы и передачи, позволяющие получать разные движения суппортов. С левой стороны станины установлена коробка 4 сменных зубчатых колес, необходимых для наладки станка на нарезание резьбы.
Рис. 12 Схема токарно-винторезного станка
Продольный суппорт 7 перемещается по направляющим станины и обеспечивает продольную подачу резцу. По направляющим продольного суп- порта перпендикулярно к оси вращения заготовки перемешается поперечная каретка, в которой смонтирован верхний суппорт 9. Поперечная каретка обес- печивает поперечную подачу резцу. Верхний поворотный суппорт можно ус- танавливать под любым углом к оси вращения заготовки, что необходимо при обработке конических поверхностей заготовок.
На верхнем суппорте смонтирован четырехпозиционный поворотный резцедержатель 8, в котором можно одновременно закреплять четыре резца. К продольному суппорту крепят фартук 10. В фартуке смонтированы механизмы и передачи, преобразующие вращательное движение ходового валика или хо- дового винта в поступательные движения суппортов. Задняя бабка 11 установ- лена с правой стороны станины и перемещается по ее направляющим. В пино- ли задней бабки устанавливают задний центр или инструмент для обработки отверстий (сверла, зенкеры, развертки).
Конус задней бабки смещается относительно основания в поперечном направлении, что необходимо при обтачивании наружных конических поверх- ностей. Для предохранения работающего от травм сходящей стружкой на станке устанавливают специальный защитный экран.
Токарно-карусельные станки
На универсальных токарно-карусельных станках обрабатывают тяжелые заготовки больших диаметров (до 10000 мм) при относительно малой длине (L/D≤1); на станках специального исполнения обрабатывают заготовки диа- метром до 20000 мм и более.
При чистовой обработке на данных станках достигается точность 7-8-го квалитета и параметр шероховатости поверхности Ra = 3,2...6,3 мкм по ГОСТ 2789-73.
При обработке деталей диаметром до 2000 мм станки карусельные с ЧПУ обеспечивают точность 8-9-го квалитета, а диаметром свыше 2000 мм- 6-7-го квалитета.
Особенностью токарно-карусельных станков является наличие круглого горизонтального стола-карусели с вертикальной осью вращения. Наличие кару- сели облегчает установку, выверку и закрепление заготовок на станке. Карусель- ные станки бывают одно- и двухстоечными. Диаметр карусели равен 0,5-21 м.
На рис. 13 показан двухстоечный токарно-карусельный станок, состоя- щий из карусели 12, смонтированной на станине 1, и стоек 2, соединенных по- перечиной 6. По вертикальным направляющим стоек перемещается подвижная траверса 3. В зависимости от высоты обрабатываемой заготовки траверсу ус- танавливают на определенном уровне от плоскости карусели. На подвижной траверсе установлены верхний суппорт 5 с коробкой подач 4 и револьверный суппорт 7 с револьверной головкой 8 и коробкой подач 9. На правой стойке установлен боковой суппорт 10 с коробкой подач 11.
Режущие инструменты закрепляют в резцедержатель суппортов и гнез- дах револьверной головки. Каждый из суппортов имеет горизонтальную и вер- тикальную подачи.
На токарно-карусельных станках выполняют обтачивание и раскачивание поверхностей, сверлят, зенкуют и развертывают отверстия, обтачивают пло- ские торцовые поверхности. Использование специальных приспособлений по- зволяет нарезать резьбы резцами, обрабатывать сложные фасонные поверхно- сти по электрокопиру, а также фрезеровать, шлифовать плоскости поверхно- сти. На станках ведут многоинструментальную обработку.
На рис. 14 показана схема обработки маховика большого диаметра одно- временно несколькими инструментами. Наружную цилиндрическую поверх- ность обтачивают проходным резцом, закрепленном в резцедержателе боково- го суппорта: подача резца вертикальная. Торец обода обтачивают подрезным резцом, закрепленным в резцедержателе верхнего суппорта: подача резца го- ризонтальная. Отверстие растачивают двумя проходными расточными резца- ми, закрепленными в державке, установленной в гнезде револьверной головки, с вертикальной подачей.
Рис. 13 Схема токарно- карусельного Рис. 14 Схема обработки заготовки на
станка токарно–карусельном станке
Токарно-револьверные станки
На токарно-револьверных станках обрабатывают сложные детали, требующие применения большого числа режущих инструментов, которые закрепляются в револьверной головке. Обрабатывают разнообразные детали из пруткового материала различных сечений или из отдельных заготовок (валики, втулки, арматуру, шкивы, маховики, корпусные детали и т.п.)
Благодоря смещению в одной операции нескольких переходов и применению многоинструментальных наладок в серийном производстве на токарно-револьверных станках осуществляют разнообразную многопереходную обработку деталей.
При обработке заготовок на данных станках достигается точность 12-13- го квалитета (без применения мерного инструмента), а с применением развер- ток и головок — 8-10-го квалитета. Нарезание или накатывание резьб обеспе- чивает поле допуска бh/6Н- 7h/7Н.
По конструкции револьверной головки различают станки: с многогран- ной головкой, вращающейся относительно вертикальной оси: с круглой голов- кой, вращающейся относительно горизонтальной оси: с наклонной осью заго- товки.
Револьверные станки с многогранной головкой (рис. 15) имеют кроме револьверной головки один или два (передний и задний) поперечных суппор- та. Инструменты, работающие с продольной подачей (проходные и расточные резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики) закрепляют в револьверной го- ловке; инструменты, работающие с поперечной подачей (отрезные, подрезные, фасонные резцы), — в резцедержателях поперечных суппортов.
На токарно-револьверных станках обтачивают наружные цилиндрические поверхности, подрезают торцы, сверлят, зенкеруют и развертывают отверстия, растачивают цилиндрические поверхности, обтачивают фасонные поверхности, протачивают канавки, фаски, накатывают рифления, нарезают наружные (плаш- ками) и внутренние (метчиками) резьбы. Если станок имеет ходовой винт, можно нарезать резьбы резцами. Конические поверхности обтачивают широкими рез- цами или с помощью специальных копировальных приспособлений.
Рис. 15 Схема токарно-револьверного станка
Во время наладки на станке устанавливают все необходимые для обработ- ки заготовки инструменты в резцедержателях суппортов и револьверной головки. В процессе обработки инструменты вводят в работу последовательно или парал- лельно. На рис. 16 показана наладка револьверного станка на изготовление резь- бовой пробки. Обработку всех поверхностей выполняют за семь переходов. Поз. 1— подача прутка до упора; поз. 2 — подрезание правого торца; поз. 3 — отачива- ние двух цилиндрических поверхностей, снятие фаски и сверление отверстия; поз. 4 — зенкерование отверстия и протачивание кольцевой канавки; поз. 5 – зенкование; поз. 6 — нарезание резьбы; поз. 7 — отрезание детали. Поверхности заго- товки в поз. 2, 4 и 7 обрабатывают с подачей поперечного суппорта, а в поз. 3, 4, 5 и 6 — с продольной подачей револьверной головки.
Многорезцовые токарные полуавтоматы
Полуавтоматами называют станки, на которых в процессе обработки каж- дой заготовки оператор осуществляет установку, контроль и снятие готовой де- тали. Многорезцовые токарные полуавтоматы — это высокопроизводительные станки, предназначенные для обработки деталей типа ступенчатых валов, бло- ков заготовок для зубчатых колес и т.п. в серийном и массовом производстве.
Рис. 16 Схемы обработки заготовки на токарно-карусельном станке
Общий вид полуавтомата показан на рис. 17. Заготовку устанавливают на станине в центрах: переднем — в шпинделе коробки скоростей 2 передней бабки 3 и заднем — в пиноли задней бабки. Крутящий момент на заготовку передается ку- лачками зажимного патрона. На направляющих станины 1 смонтированы ниж- ний 8 и верхний 4 суппорты. Суппорты служат для закрепления резцов.
Рис. 17 Схема многорезцового токарного полуавтомата
Особенность обработки заготовок на многорезцовых полуавтоматах со- стоит в том, что нижний суппорт имеет только продольную подачу, а верхний — только поперечную. При наладке многорезцового полуавтомата резцы уста- навливают и закрепляют относительно заготовки так, чтобы одновременно об- рабатывалось несколько поверхностей.
Обработку многоступенчатых деталей рекомендуется выполнять при смешанных наладках: поверхности большого диаметра обрабатывают инстру- ментами, армированным твердым сплавом, а малых диаметров — инструмента- ми из быстрорежущей стали.
На данных станках обтачивают только наружные поверхности заготовок: цилиндрические, конические, фасонные, плоские, торцовые, кольцевые канав- ки, фаски. На рис. 18 показана схема многорезцовой обработки детали.
Рис. 18 Схема многорезцовой обработки
Точность обработки на данных станках 11-13-го квалитета. Для получе- ния более высокой точности (6-9-го квалитета) при обработке ступенчатых де- талей наладку оснащают широкими фасонными или бреющими резцами.
При обработке фасонными резцами достигается точность 8-11-го квали- тета.
Токарные станки с ЧПУ
Токарные станки с ЧПУ предназначены для наружной и внутренней обработки сложных заготовок деталей типа тел вращения. Токарные станки составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ. На токарных станках с ЧПУ выполняют традиционный комплекс технологических операций: точение, отрезку, сверление, нарезание резьбы и др.
В мелкосерийном и среднесерийном производстве с частой сменой изготавливаемых изделий наибольшее распространение получили автоматизированные станки с ЧПУ. Станок с ЧПУ позволяет осуществлять взаимное перемещение детали и инструмента по командам без применения материального аналога обрабатываемой детали (кулачков, шаблонов, копиров).
Основные преимущества станков с ЧПУ следующие: простота модификации технологического процесса путем внесения корректирующих программ в запоминающее устройство микро ЭВМ; высокие режимы обработки с использованием максимальных возможностей станка; исключение предварительных ручных разметочных и прогоночных работ; повышение производительности труда за счет сокращения вспомогательного и машинного времени обработки; повышение точности и идентичности деталей; сокращение числа переустановок деталей при обработке и сроков подготовки производства.
В основе классификации токарных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:
расположение оси шпинделя (горизонтальные и вертикальные станки);
число используемых в работе инструментов (одно- и многоинструментальные станки);
способы их закрепления (на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов);
вид выполняемых работ (центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные, прутковые станки);
степень автоматизации (полуавтоматы и автоматы).
Центровые токарные станки с ЧПУ служат для обработки заготовок деталей типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе.
Патронные токарные станки с ЧПУ предназначены для обточки, сверления, развертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и др.; возможно нарезание резцом внутренней и наружной резьбы по программе.
Патронно-центровые токарные станки с ЧПУ служат для наружной и внутренней обработки разнообразных сложных заготовок деталей типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков.
Карусельные токарные станки с ЧПУ применяют для обработки заготовок сложных корпусов.
Токарные станки с ЧПУ (см. рисунок 19) оснащают револьверными головками и магазином инструментов. Револьверные головки бывают четырех-, шести- и двенадцатипозиционные, причем на каждой позиции можно устанавливать по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней или наклонно.
Рисунок 19 – токарный станок с ЧПУ
1, 2 – револьверные головки
На рисунке 20 изображены резцовые блоки в револьверной головке.
Рисунок 20 – Резцовый блок с цилиндрическим хвостовиком
1 – корпус; 2 – подкладка; 3 – прижимная планка; 4 – сопло; 5 – винты;
6 – хвостовик
Их базируют или на призме, или цилиндрическим хвостиком 6. Резец закрепляют винтами через прижимную планку 3. Для установки резца по высоте центров служит подкладка 2. Два регулировочных винта 5, расположенных под углом 45° один к другому, позволяют при наладке вывести вершину резца на заданные координаты. Подача СОЖ в зону резания осуществляется через канал в корпусе 1, заканчивающийся соплом 4, позволяющим регулировать направление подачи СОЖ.
Магазины инструментов (вместимостью 8...20 инструментов) применяют редко, так как практически для токарной обработки одной заготовки требуется не более 10 инструментов. Использование большого числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости.