3.3 Т0карн0-винт0резный станок 16k20

Станок предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: нарезания правой и левой метрической, дюймо­вой, одно- и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом; нарезания торцовой резьбы и т.д.

Станок I6K20 — базовая модель, изготовляемая с расстоянием между центрами 710, 1000, 1400 и 2000 мм. На ее основе выпускают несколько модификаций: станок 16К20Г с выемкой в станине, 16К25 облегченного типа для обработки заготовок диаметром 500 мм над направляющими станины, 16К20П повышенного класса точности, 16К20ФЗ с программным управлением и различные специализированные станки, налаженные на обработку конкрет­ных деталей по чертежам заказчиков.

Станок 16К20 имеет широкие технологические возможности, на нем можно обрабатывать детали как из незакаленной, так и закаленной стали, а также из труднообрабатываемых материалов. При использовании литого основания, образующего со станиной рамную конструкцию, возросла жесткость упругой системы станка, эto позволило увеличить виброустойчивость станка и точность обработки, В качестве шпиндельных опор применены подшипники особо высокой точности. Поэтому станок имеет повышенную жесткость шпиндельного узла и общую жесткость конструкции. Это позволяет вести обработку с большими силами резания, полностью используя мощность привода,

Для увеличения надежности и долговечности работы станка применена централизованная система обильного смазывания шпин­дельной бабки и коробки подач, причем масло, поступающее в систему, подвергается двойной очистке. Введены устройства для централизованного смазывания направляющих станины и суппорта.

Задняя бабка станка установлена на аэростатической опоре, что значительно снижает давление при ее перемещении и изнаши­вание направляющих станины. Форма передней призматической направляющей станины выбрана с углами, обеспечивающими более равномерное распределение износа по граням направляющих. Верхние и нижние направляющие станины закалены; они, так же как и ходовой винт и валик, надежно защищены от попадания мелкой стружки и пыли.

Применение перечисленных выше конструктивных и технологи­ческих усовершенствований, а также использование для изготовления основных деталей материалов с повышенной износостой­костью привело к увеличению расчетного срока службы станка 16К20 до первого капитального ремонта до 10 лет.

Техническая характеристика станка

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:

над станиной..............................................................................................400

над суппортом...................................................................................220

Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего

через отверстие шпинделя, мм…………………………………………………50

Число скоростей шпинделя..........................................................................22

Пределы частот вращения шпинделя, мин^-1........................................12,5—1600

Предельная подача, мм/об:

продольная…………………………………………..…………….0,05—2,8

поперечная....................................................................................0,02,5—1,4

Шаг нарезаемой резьбы:

метрической, мм.......................................................................0,5—112

дюймовой, ниток на 1".......................................................................56—05

Мощность электродвигателя, кВт................................................................10

Частота вращения вала электродвигателя, мин^-1 …………………………..1460

Виды движения. Главное движение — вращение шпинделя с заготовкой; движения подач — перемещение каретки в продоль­ном и салазок в поперечном направлениях; вспомогательные дви­жения — быстрые перемещения каретки в продольном и салазок : в поперечном направлениях от отдельного привода и др.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 3.8. Привод главного движения. Вращение шпинделю передается от электро­двигателя (N = 10 кВт; п = 1460 мин^-1) через клиноременную передачу 148/268 и коробку скоростей, Муфта М₁ служит для вклю­чения, выключения и изменения направления вращения шпинделя.

Движение от электродвигателя на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:

а) по короткой цепи (без перебора), что дает 12 высших сту­пеней частот вращения шпинделя:

б) по длинной цепи (с перебором), что дает еще 12 частот

вращения:

Таким образом, шпиндель станка получает всего 24 значения частот вращения. Практически же шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так как значения п = 500 мин^-1 и п = 630 мин^-1 повторяются дважды.

Станок должен быть налажен на заранее подобранную по ре­жимам резания частоту вращения. Максимальная частота враще­ния шпинделя (при работе без перебора)

минимальная (при работе с перебором)

Привод подач состоит из звена увеличения шага, механизма реверса, гитары сменных колес, коробки подач и механизма пере­дач фартука. Движение подачи осуществляется или непосредственно от шпинделя через пару зубчатых колес 60/60, как показано на схеме (нормальное соединение), или через звено увеличения шага, которое расположено в коробке скоростей и имеет три передаточных отношения:

Для изменения направления вращения ходового винта служит реверсивный механизм. Правое вращение винта производится через пару зубчатых колес 30/45 левое—через передачу 30/25 25/45.

Д альше вращение передается сменным зубчатым колесам гитары: передачу

применяют при нарезании метриче­ских и дюймовых резьб и для подачи по ходовому валу.

Коробка подач имеет две основные кинематические цепи. Одна цепь служит для нарезания дюймовых резьб (16 вариан­тов):

Другая цепь предназначена для нарезания метрических резьб (16 вариантов):

В первом случае ходовой винт получает движение, когда муфты М₂, М₃ и М₄ выключены, а М₅ включена. Во втором случае муфта М₂ выключена, а муфты М₃—М₅ включены. Вторую кинематиче­скую цепь используют также для получения продольной или поперечной подач, при этом вращение с вала XVIII на ходовой вал передается через зубчатые колеса

Муфта М₅ выключена.

При нарезании резьбы с повышенной точностью движение на ходовой винт передается напрямую, т. е. коробка подач отклю­чена, а муфты М₂ и М₅ включены. Аналогично нарезают специаль­ные резьбы. В обоих случаях резьбу на требуемый шаг настраи­вают подбором сменных зубчатых колес гитары.

Коробка подач станка состоит из основной и множительной передач. Первая дает возможность получать основной ряд стан­дартных резьб. Множительная передача предназначена для уве­личения (в 4 раза) числа нарезаемых на станке стандартных резьб.

Рис. 3.8. Кинематическая схема станка 16К20:

1 – верхние салазки суппорта с механической подачей, 2 – гайка регулирования усилия подачи

Нарезание резьб. Уравнения кинематических цепей от шпин­деля к ходовому винту при нарезании резьбы составляют из усло­вия, чтобы за один оборот шпинделя суппорт с резцом переме­стился вдоль оси заготовки на шаг Р нарезаемой резьбы (при однозаходной резьбе).

Для нарезания метрической резьбы со стандартным шагом Р (в этом случае передача к коробке подач осуществляется непо­средственно от шпинделя, минуя звено увеличения шага) уравнение кинематической цепи от шпинделя к ходовому винту имеет следующий вид:

Для нарезания дюймовой резьбы с шагом Р (для дюймовой резьбы Р = 25,4/k мм, где k — число ниток на 1") уравнение кинематической цепи имеет вид:

Уравнение кинематической цепи от шпинделя к ходовому винту для нарезания резьбы повышенной точности с шагом Р имеет вид:

Резьбу с большим шагом нарезают, используя звено увеличе­ния шага, т. е. передача движения от шпинделя в этом случае осуществляется не через зубчатые колеса 60/60, а через звено уве­личения шага в коробке скоростей.

На шпиндельной бабке станка помещена таблица частот вра­щения шпинделя, подач и шагов нарезаемых резьб (табл. 3.2). Устанавливая рукоятки 7 и 8 (см. рис. 3.1) в соответствующие положения, получают различные частоты вращения шпинделя. В табл. 3.2 указаны, какие подачи и шаги резьб целесообразно выполнять при соответствующих частотах вращения шпинделя.

Рукоятка 2 служит для установки подачи и шага резьбы и от­ключения механизма коробки подач при нарезании резьб повы­шенной точности. Она может занимать четыре фиксированных положения, обозначенных буквами А, В, С и D (см. табл. 3.2), и два промежуточных, обозначенных стрелками, при повороте в вертикальной плоскости. Четыре фиксированных положения I, //, /// и IV может занимать рукоятка 4, служащая также для установки подачи и шага резьбы. Комбинируя положения рукояток 2 и 4, можно получить все значения подач и шагов резьбы, которые приведены в табл. 3.2.

Табл. 3.2.

Т абличные значения подач могут быть получены только при установке сменных зубчатых колес

Установкой на станке сменных зубчатых колес создается

возможность нарезания метрических и дюймовых резьб с шагами, равными удвоенным значениям, указанным в табл. 3.2. Эти же сменные зубчатые колеса используют для получения удвоенных величин подач по сравнению с табличными значениями.

П ри дополнительных сменных колесах и сменных колесах основного набора на станке, используя механизм коробки подач, можно нарезать резьбы, шаги которых приведены в другой таблице, помещенной, на внутренней стенке дверцы кожуха сменных зубчатых колес. Сменные зубчатые колеса для нарезания через механизм коробки подач для нарезания не приведенных в таблицах метрических и дюймовых резьб подбирают по формуле

Пример. Подобрать сменные зубчатые колеса для нарезания нетабличной метрической резьбы с шагом Р = 18 мм.

По табл. 3.2 в ряду метрических резьб находим значение шага резьбы, бли­жайшее к нарезаемому. Такими значениями являются Р = 16 мм и Р = 20 мм. Принимаем, например, Р = 20 мм; тогда

Найденные сменные зубчатые колеса устанавливают в гитару сменных колес, рукоятки 4 и 2 соответственно в положения 11 и А, т. е. для нарезания

метрической резьбы с шагом Р = 20 мм, а рукоятку 8 в положение, соответству­ющее частоте вращения шпинделя. Таким образом, станок будет настроен на нарезание метрической резьбы с шагом Р = 18 мм.

М еханизм фартука. От ходового вала XXII (см. рис. 3.8) вращение через передачу предохранительную муфту М_п и червячную пару 4/21 передается зубчатому колесу z = 36. От этого зубчатого колеса движение на реечное колесо z = 10 для осуществления продольной подачи (правой или левой) происходит через передачи 36/41 17/66 (включена муфта М₈) или 36/41 41/41 17/66 (включена муфта М₇). Поперечная подача (правый или левый ход) включается муфтами М₉ или М₁₀, При этом движение винту поперечной подачи передается через передачу 36/36 36/36 34/55 55/29 29/16 (включена муфта М₉) или (включена муфта М₁₀).

Наличие в коробке подач муфты обгона М₆ позволяет сообщать суппорту ускоренное движение от вспомогательного электродви­гателя без выключения рабочей подачи.

Кинематическая цепь подачи, связывающая шпиндель с ходо­вым валом, должна обеспечивать за один оборот шпинделя пере­мещение суппорта на величину подачи S. Следовательно, уравне­ние кинематического баланса для этой цепи имеет вид:

i_постi_ревi_гитi_к.п.i_ф— передаточное отношение соответ­ственно постоянной передачи, реверсивного механизма, гитары сменных колес, коробки подач и механизма фартука; z_р — число зубьев реечного колеса; т — модуль реечного колеса.

Общее уравнение кинематической цепи прямых продольных подач при положении блока зубчатых колес Б₅ следующее:

Быстрые перемещения суппорта осуществляются от отдель­ного электродвигателя (N = 1 кВт; п = 1360 мин^-1), расположен­ного с правой части станины станка.