Назначение коробки скоростей токарного станка

Коробки скоростей станков

Современные металлорежущие станки устроены таким образом, что вращательное движение их электродвигателей требуется передавать шпинделю, причем делать это таким образом, чтобы была возможность изменять транслируемую мощность, крутящий момент и число оборотов в определенных пределах. Для этого используется механизм, называемый коробкой скоростей.

Эти конструкции достаточно сложны, обходятся весьма недешево в производстве, однако в металлорежущих станках используются практически повсеместно. Основными их элементами являются зубчатые колеса и валы. Следует заметить, что коробки скоростей современного станочного оборудования весьма компактны, просты в управлении и эксплуатации.

Вращательный момент на их входе поступает со шкива постоянной скорости, приводимым в движение электродвигателем, связанным с ним зубчатой, цепной, ременной или клиноременной передачей.

Для того чтобы изменять количество оборотов шпинделя, в конструкции коробок скоростей станков предусмотрено несколько рукояток (в некоторых моделях оборудования она всего одна). Разгрузка шпинделей этого оборудования в случае наличия коробки скоростей является существенным преимуществом. В отличие от ременных, зубчатые передачи обеспечивают действительно жесткую кинематическую цепь движения, которая исключает проскальзывания. Это обстоятельство очень важно при проведении на станках многих операций (например, нарезания резьбы резцами).

Конструкции коробок скоростей и коробок подач современного станочного оборудования весьма разнообразны, однако в общем и целом они представляют собой ни что иное, как сочетание целого ряда достаточно типовых и несложных деталей, механизмов и узлов. Они скомпонованы и взаимодействуют между собой таким образом, чтобы обеспечивать изменение количества оборотов ведомых валов (шпинделей, ходовых валов и винтов).

Во всех современных металлорежущих станках коробка скоростей представляет собой одну из важнейших их частей. С ее помощью изменяется количество оборотов шпинделя.

Все детали и узлы, из которых состоит коробка скоростей, располагаются в специально разработанном и изготовленном корпусе. Он отливается из чугуна, а перед сборкой коробки проходит соответствующую обработку.

Основными функциональными деталями коробок скоростей являются блоки шестерен, зубчатые колеса, рейки, валы, зубчатые муфты, рукоятки и пр.

Сама процедура переключения скоростей состоит в том, что при помощи рукояток производится смена кинематических условий, в которых находятся зубчатые колеса. В результате этого осуществляется изменение передаточного числа и, соответственно, частоты вращения шпинделя.

Для обеспечения возможности переключения скоростей вращения шпинделей станочного оборудования, рукоятки размещаются непосредственно на внешней стороне коробки, что обеспечивает к ним легкий и удобный доступ. Эти элементы управления с помощью рычагов и других конструктивных элементов связаны с зубчатыми муфтами и блоками шестерен, которые и меняют непосредственно конфигурацию передач.

Одной из важнейших частей коробок скоростей является шпиндель. Именно на нем закрепляется различный инструмент или специальная оснастка (например, патроны, в которые зажимаются обрабатываемые заготовки или детали). Шпиндель представляет собой конечный элемент конструкции коробки скоростей.

С точки зрения структурной схемы станочного оборудования, коробки скоростей – это элементы приводов, обеспечивающих ступенчатое регулирование главного движения. К ним предъявляется целый ряд требований, среди которых основными являются обеспечение постоянства скоростей, передача усилий, удобство управления, быстродействие и габаритные размеры.

Технические характеристики и назначение токарно-винторезного станка

Токарно-винторезные станки имеют похожие конструкции и схожие принципы работы вне зависимости от модели и серии выпуска.

Основная функция данного оборудования – выполнять операции точения, сверления, обработка торцов, нарезание резьбы.

Обрабатывать могут металлические и неметаллические изделия. Поэтому токарно-винторезные станки пользуются популярность на производстве с небольшим размером выпускаемых серий продукции.

Назначение и область применения универсального станка по металлу

Детали, обрабатываемые универсальными токарно-винторезными станками, в основном изготовлены из черных и цветных металлов.

Точение конусов ин нарезание резьбы – дополнительные функции станка. Если в комплекте идут дополнительные инструменты и сверла, то функциональные возможности станка еще больше.

Поскольку данные станки имеют большие габариты и внушительный вес, их редко можно встретить в частных мастерских. Сферы применения:

производство мелких серий продукции;
единичный выпуск и обработка деталей;
в редких случаях – массовое производство.

Но в промышленных масштабах токарно-винторезные станки используются редко.

Основные конструктивные особенности

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из основных конструктивных узлов, которые являются типовыми элементами. К ним относятся:

суппорт;
станина;
упорная и шпиндельная бабки;
электрическое оборудование;
ходовой вал;
гитары шестерен;
коробка, которая обеспечивает выбор и смену подач;
ходовой винт – именно эта деталь отличает токарно-винторезный от стандартного токарного станка.

В зависимости от некоторых особенностей может различаться точность станка. Поэтому универсальное оборудование может быть как класса точности Н, так и повышенного – П.

Передние и задние бабки

У передней или шпиндельной бабки есть основная роль – фиксировать заготовку в обработке и передавать вращение заготовке от электрического двигателя.

Внутри корпусной части бабки расположен шпиндель. На корпусе станка снаружи монтируется рукоятка регулировки скорости. Задняя бабка или упорная необходима для фиксации заготовки.

Суппорт

Суппорт предназначен для того, чтобы перемещать резцедержатель с резцом в продольном, поперечном направлении по отношению к оси станка. Нижняя часть суппорта именуется салазками или кареткой.

Спустя определенное время работы станка суппорт будет нуждаться в регулировке, поскольку, в противном случае снизится скорость обработки. Регулировка от зазоров заключается в подтягивании клиновой планки.

По сравнению с другими деталями суппорт имеет большие размеры. Выбор резцедержателя определяется классом станка. Для крупногабаритного оборудования обязательно закреплять резцы дополнительно четырьмя винтами.

Коробка скоростей

Это основная часть привода шпинделя. Она осуществляет передачу энергии двигателя остальным частям станка. Еще одна функция – изменение частоты вращения шпинделя и скорости работы всего станка.

Читать еще: Тестовая оправка для токарного станка

Коробка встраивается в корпус бабки шпинделя или в отдельном корпусном блоке. Изменение скорости может происходить бесступенчатым или ступенчатым способом. В стандартную коробку передач входят следующие составляющие:

система зубчатых передач;
клиноременная передача;
реверсивный электродвигатель;
электромагнитная муфта с системой торможения;
рукоять для переключения скоростей.

Работает коробка скоростей за счет шестерен.

Шпиндель

Это основная часть станка, которая сделана в виде вала с конусным отверстием для закрепления заготовок. Чтобы деталь имела высокую прочность и долговечность, ее изготавливают из высокопрочной стали.

В классическом варианте шпиндель сделан на высокоточных подшипниках качения. На опоре детали установлено специальное кольцо, которое обеспечивает точность работы станка.

На торце конструкции расположено коническое отверстие. Полость шпинделю необходима, чтобы установить пруток, помогающий при необходимости выбивать центр из посадочного места.

Станина

Это основная часть станка, которая выполнена с помощью чугунного литья. К ней прикреплены все наиболее важные детали и элементы данной конструкции.

Сама станина состоит из двух стальных балок. Балки, в свою очередь, соединены между собой ребрами жесткости. У каждой из балок – соединение к двум направляющим.

Направляющие с обоих сторон относятся к призматической группе. Направляющая плоской формы расположена внутри с левой стороны.

Нарезание резьбы

Нарезать резьбу при помощи токарно-винторезного станка можно несколькими способами. Для этого используется плашка, метчик, резец и другие виды инструмента.

С их помощью есть возможность нарезать внутреннюю и внешнюю резьбу. При использовании резца важно соблюдать полностью технологию. Она включает:

правильную заточку резца;
аккуратную настройку режимов работы станка;
при помощи шаблона правильная установка резца по центру детали;
замер полученных размеров калибрами или шаблонами.

В такой работе недопустим брак в виде заострений, рваных нитей, задир и дробления.

Электрический блок управления

В стандартный блок управления токарно-винторезным станком входит сразу несколько рукояток и кнопок:

рукоятка для настройки количества оборотов;
система управления для установки параметров резцовой поверхности;
рукоятки для управления суппортом.

Фартук

В фартуке токарно-винторезного станка расположены механизмы, которые преобразуют вращательное движение ходового винта и ходового вала в поступательное движение суппорта.

Методы классификации

токарно-винторезные станки разделяют на несколько типов. Есть несколько наиболее популярных признаков, по которым классифицируют станки данного типа.

Масса

Существуют небольшие станки, которые удобно использовать в личной мастерской или большие, по массе предназначенные для промышленного производства.

Крупные и тяжелые токарные устройства предназначены в основном для применения в машиностроении и энергетике. Тяжелые станки – выше 40 тонн по массе.

Наиболее легкие весят не больше полутоны. У каждого типа по массе есть свои особенности:

Легкие. Как правило, диаметр поперечного сечения в таком оборудовании не составляет больше 500 мм.
Станки с весом до 15 тонн считаются средними и на них не обрабатывают детали с диметром больше 1250 мм.
15-400 тонн. Редко встречается с высокими показателями точности. Обычно это оборудование класса Н.

Максимальная длина детали

Этот параметр определяется расстоянием между центрами станка. При равном диаметре выпускаемых изделий есть станки, способные обрабатывать длинные и короткие заготовки.

Максимальный диаметр

По максимальному диаметру имеется самая обширная классификация деталей. Они начинаются от 100 мм и вплоть до 4000 мм. Помимо вышеперечисленных показателей, часто для классификации используют такой параметр, как производительность.

Имеются станки для мелкосерийного производства, для средней серии и для крупных промышленных масштабов. Последний вариант используется на конвейерных линиях.

Какие операции можно производить на устройстве

К основным процессам, которые можно сделать при помощи токарно-винторезного станка:

выполнение сверления и зенкерования;
расточка отверстий;
расточка и обтачивание поверхностей с самой разной конфигурацией: конические, цилиндрические, фасонные;
подрезка и обработка торцов;
нарезание резьбы разных типов.

Полный набор возможных работ зависит напрямую от количества и разнообразия дополнительных инструментов.

Основные технические характеристики

У токарно-винторезного станка есть ряд технических характеристик, на которые стоит ориентироваться при выборе станка как на производство, так и для личной небольшой мастерской.

Количество оборотов

Количество оборотов может отличаться в зависимости от размеров и предназначения токарного станка, но максимальное количество оборотов – 2000 в мин.

Большие обороты предназначены для тонких отверстий в маленьких деталях. Для личных целей в небольшой мастерской достаточно станка, который работает на скорости 1000 об/мин.

Класс точности

Существует несколько классов по точности станков. Для обработки мелких деталей и в промышленных масштабах используются станки повышенной точности с пометкой П.

Для бытовых условий достаточно станков с нормальным уровнем точности, которые имеют пометку Н. Есть особые классы точности, которые используются только на очень крупных производствах. Это обозначено буквами В, С.

Число передач

Всего в станке 24 скорости. При этом 12 из них переключаются с помощью автоматики, а остальные 12 – вручную посредством шестеренок.

Размеры обрабатываемой детали

Диаметр обрабатываемых деталей очень широк и может лежать в пределах от 0.5 см до 10 см при этом по техническим характеристикам длина обрабатываемой заготовки может быть от 2.5 метров до 12.5 м.

Вес и габаритные размеры

Размеры токарных станков сильно отличаются. В зависимости от комплектации и модели вес может достигать 400 тонн. Но настольные, домашние модели обычно не превышают по весу 3–4 тонны. Габаритные размеры также могут отличаться, например, для станка 1К62 они равны 2812/3200х1166х1324 мм.

Читать еще: Пилы для ленточнопильных станков по дереву

Величина подачи и максимального перемещения по оси

Также зависит от конкретной модели и указывается в паспорте оборудования. У станка 1К62 максимальное перемещение пиноли 20 см.

Применение ЧПУ

Современные токарные станки, особенно иностранного производства, имеют числовое управление. Это позволяет добиться высокой точности обработки.

Особенностями таких станков являются следующие нюансы:

Все подвижные органы станка управляются мини блоком управления. Станок имеет сложную электрическую схему.
Все параметры станка с ЧПУ точно соответствуют ГОСТу и также расписаны в паспорте оборудования. Здесь указаны показатели точности, габариты, скорость.
Станки такого рода могут работать в домашних условиях, поскольку имеют небольшой размер, но при этом выдерживают поразительно высокие для своих габаритов нагрузки.
Оборудование имеет индикацию, а также табло для ввода информации.
Настольные станки с ЧПУ используются для высокоточной обработки небольших деталей. При этом у домашнего производства получается высокий показатель рентабельности.

Обзор и схемы распространенных моделей

Среди разнообразного модельного ряда и нескольких поколений станков, которые выпускаются нашим производством, есть несколько моделей, которые продолжают пользоваться популярностью по своим техническим характеристикам и универсальным свойствам.

Все они используются на производстве или в бытовых условиях по сей день. При этом продолжают быть достойными конкурентами иностранным аналогам.

Это надежные, прочные и долговечные устройства, способные выполнять огромное количество самых разнообразных функций.

1Л532

Один из наиболее популярных на территории бывшего СССР станок, на котором успешно можно выполнять обработку заготовок средних и больших размеров.

В свое время данное оборудование успешно экспортировалось во многие страны мира. Класс точности – Н. Масса станка – 43 тонны.

16У04П

Оборудование повышенной точности. Наибольший диаметр детали, обрабатываемой над станиной – 200 мм. Масса станка – 750 кг.

1П611

Станок, использующийся на производстве, в том числе и для обточки колес ЖД транспорта. По ГОСТу отличаются повышенной точностью и имеет возможность торможения шпинделя. Вес устройства 560 кг. Легко выполняет следующие функции:

Сверление.
Отрезка.
Нарезание резьбы внутренней и наружной.
Обработка различных поверхностей.

Наибольший диаметр заготовки над станиной – 250 мм.

1Д601

Этот станок лучше подходит для чисто бытового использования. Точность меньшая, чем у предыдущего станка. Отличается высокими показателями работы даже спустя много лет функционирования.

Перемещение суппорта, возможно только вручную. Масса всего станка около 30 кг. В связи, с небольшими габаритами максимальная длина обрабатываемой заготовки – 18 см.

16К40

Одна из наиболее популярных моделей, которая реально завоевала популярность среди мастеров. Относится к среднему классу оборудования с классом точности Н.

Начиная с 1932 года в СССР выпущено несколько десятков тысяч самых разных токарно-винторезных станков. Они использовались не только на производстве, но и для обучения молодежи, в школах, училищах, да и у многих настольные станки были в гаражах, домах, собственных мастерских.

Такое оборудование поможет расточить отверстие, подровнять необходимую поверхность, просверлить уже имеющееся отверстие. Важно, ориентируясь на начальные паспортные характеристики оборудования приобрести наиболее подходящую модель.

Коробка скоростей токарного станка

Вы здесь

Коробка скоростей токарного станка относится к основным частям привода шпинделя. Она создана для осуществления передачи энергии движения электродвигателя остальным частям механизма. Также ее используют для изменения частоты вращения шпинделя, а соответственно и скорости работы. В зависимости от конструкции станка может быть два типа размещения этого узла. Коробку могут встраивать в корпус бабки шпинделя или же монтировать ее в отдельном корпусном блоке, который все равно должен быть связан со шпинделем.

Если коробка скоростей токарно-винторезного станка является встроенной, то это делает конструкцию существенно более простой, особенно это заметно в плане монтажа. Это сильно упрощает управление устройством. В то же время они создают условия для повышения температуры во время рабочего процесса, а также создают дополнительные вибрации. Таким образом, они находят применение только в моделях нормальной точности, так как для точных станков используется принцип действия с раздельной коробкой.

фото:коробка скоростей токарного станка

Изменение скорости может производиться бесступенчатым и ступенчатым способом также как и реверсирование. Для этого используется несколько способов, к примеру, таких как:

Скользящие блоки, состоящие из 2-3 колес с прямыми зубьями, которые перемещаются по валу с направляющей шпонкой или шлицами. Используются в станках средних размеров.
Фрикционные муфты с ручным или электромагнитным включением. Здесь допускается применение шевронных или косозубых колес, благодаря чему скорости можно переключать на ходу. Эта система используется в автоматических станках средних и мелких размеров.
Кулачковые муфты, которые работают совместно с шевронными и косозубыми колесами. Они обладают малыми условиями включения и небольшими пределами перемещения. Данная система хорошо подходит для тяжелых станков.
Сменные зубчатые колеса, которые обладают относительно небольшими осевыми габаритами. Такая система обеспечивает широкие пределы частоты вращения шпинделя. Ещё используются в операционных и специальных станках автоматического и полуавтоматического типа, которые заняты в серийном производстве.
Механизмы бесступенчатого регулирования, или как их еще называют – вариаторы. Они обеспечивают плавную регулировку скорости при работе станка. Используются в средних и малых станках.

Устройство коробки скоростей

Коробки скоростей металлорежущих станков могут заметно отличаться друг от друга. На примере такого устройства как токарный станок 1М61 можно рассмотреть составляющие детали оборудования. Сюда входят такие вещи как:

Реверсивный электродвигатель от http://eec.kz, что обеспечивает вращение шпинделя;
Система зубчатых передач;
Клиноременная передача, соединяющая двигатель и систему зубчатой передачи в коробке;
Многодисковая электромагнитная муфта, которая обеспечивает торможение шпинделя;
Рукоять для переключения скоростей.

Читать еще: Основные характеристики токарного станка

Принцип работы коробки скоростей

Коробка скоростей токарного станка 16К20 работает на блоке шестерен. Переключение этих блоков осуществляется при помощи специальной рукоятки, которая перекидывает передачу с одного участка на другой. Шпиндельная бабка получает вращательное движение заданной скорости от шестерен перебора, которые передают это через зубчатую муфту. Рукоятка включает и отключает перебор этой муфты, регулируя тем самым скорость. Регулировка проходит в двух направлениях, куда крутится ходовой винт, так что можно одним контролирующим элементом увеличивать и снижать скорость вращения.

Основные движения

Сама коробка скоростей карусельного станка остается неподвижной во время работы, но ее внутренние части, такие как ременная передача, могут двигаться. Перемещения проходят в продольной плоскости, в зависимости от того, куда именно направляет ручка управления. Передача переходит с одного сектора на другой, увеличивая или уменьшая скорость.

Регулировка коробки скоростей токарного станка

Зазоры. При активном использовании оборудования возле движущихся частей со временем появляются зазоры. Это не только снижает точность работы техники, но и может привести к поломке. В станках предусмотрена регулировка таких соединений, которая заключается в фиксации основных закрепляющих в положение на должном расстоянии. Для этого применятся клинья, гайки с болтами и прочие элементы.

Регулировка муфты. Одним из основных элементов, которыми обладает коробка скоростей токарного станка 1К62 является муфта, стоящая на ее главном валу. За счет трения, которое возникает при работе, ее диски со временем подвергаются сильному износу. Для ее регулировки используют нажимные гайки, которые навинчиваются на кольцо. После вдавливания защелки в кольцо можно поворачивать гайки до упора. Когда муфта полностью отрегулирована, то ее запуск происходит без толчков и резких движений.

Регулировка люфта. Если во время работы проявляется люфт, то его следует устранить. Для этого требуется при выключенном станке разобрать коробку, выставить детали в правильное положение зафиксировать. Во время работы от вибраций люфт будет появляться периодически и это вполне нормально, так что следует следить, чтобы вовремя его устранять.

Ремонт коробки скоростей токарного станка

Отсутствие передачи вращения. Это может быть из-за срезанной муфты, штифта или шпонки зубчатого колеса. В данном случае требует полной замены поврежденной детали. Если изношены диски муфты, то требуется регулировка зазора между деталями. Также могут быть просто не отрегулированы блоки шестерен.
Скорости не переключаются. Здесь ремонт коробки скоростей станка может потребовать замену штифта крепления или шпонки, если они сломаны. Также могут быть проблемы с рычагом и вилкой переключения. В некоторых случаях забиваются зубья и тогда их требуется прочищать дополнительно.
Во время включения скорости валы коробки не проворачиваются. Это случается по причине одновременного включения двух скоростей, поэтому нужно ремонтировать механизм блокировки.

Назначение и классификация коробок скоростей

Коробка скоростей (КС) – устройство сообщающее рабочим органам станка требуемые величины скоростей и мощность.

КС различают по компоновке и по способу переключения скоростей.

По компоновке КС делятся на встроенные и с разделенным приводом.

Встроенные КС изготавливают в одном корпусе со шпинделем.

Преимущества: компактность, концентрация рукояток управления. Уменьшение количества корпусных деталей.

Недостаток: вибрация и тепло выделяемое при работе отрицательно влияют на точность обработки.

КС с разделенным приводом изготавливают в одном корпусе и устанавливают на значительном расстоянии от шпинделя на который движение передается при помощи ременной передачи.

Преимущество: тепло и вибрация не влияют на качество обработки.

Недостаток: лишняя корпусная деталь и разброс рукояток управления.

КС делятся на следующие типы:

Со сменными колесами и постоянным межцентровым расстоянием.

А и В – числа зубьев сменных колес, которые поставляются со станком набором.

Для правильного подбора сменных колес необходимо решить систему двух уравнении.

А + В = const – условие зацеп ля ем ости.

Такие коробки скоростей применяются в станках, где редко меняются скорости.

Коробка скоростей с подвижными блоками зубчатых колес

При перемещении тройного подвижного блока можно поочередно вводить в зацепление различные зубчатые колеса.

Такие коробки скоростей применяют в различных типах станков.
Недостаток: нельзя переключать скорости на ходу и применять косозубые колеса.

С кулачковой или зубчатой муфтой.

При включении М влево При включении М вправо

Такие коробки скоростей применяются в различных типах станков, можно применять косозубые колеса.

Недостаток: нельзя переключать скорости на ходу, износ зубьев вращающихся в холостую.

С фрикционными муфтами.

Муфта дисковая двухстороння фрикционная, передающая вращение за счет сил трения. Работает также как кулачковая или зубчатая.

Преимущества: можно переключать скорости на ходу.

Недостаток: возможно проскальзывание.

Такие коробки скоростей применяются в станках с ЧПУ.

Назначение и типы коробок подач.

Коробка подач (КП) – устройство, сообщающее рабочим органам станка требуемые величины подач и мощность.

Коробки подач различают по способу переключения подач