Универсальные токарные станки повышенной точности

Токарные станки высокой точности обработки

Обработка металла с высокой (прецизионной) точностью требует особого подхода для изготовления станочного оборудования. Все прецизионные станки делятся на классы по степени предельной точности, с которой они способны обрабатывать детали:

• Станки класса А (особо высокая точность).
• Класс B (оборудование высокой точности).
• Класс C (станки особой точности).
• Станки класс П (повышенная точность обработки).

Прецизионное оборудование обеспечивает обработку деталей идеальной геометрической формы, особо точным пространственным расположением осей вращения. Станки позволяют получить шероховатость поверхности до одиннадцатого класса чистоты. Параметры изготовления, при определенных условиях, достигают значений характерных для первого класса чистоты.

Для достижения таких показателей необходимо применение станочных узлов и агрегатов, изготовленных по соответствующим стандартам, имеющих минимальные погрешности при их производстве. Особое значение придается используемым подшипникам. На прецизионных станках по металлу используются гидродинамические и аэростатические подшипники высокого класса изготовления.

При работе металлообрабатывающего оборудования происходит большое выделение тепла, воздействующее как на узлы станка, так и на заготовки. При этом и те, и другие испытывают механические деформации, приводящие к снижению точности изготовления. В высокоточных станках реализована функция активного отвода тепла, препятствующая геометрическим отклонениям элементов станка и деталей. Понижение уровня нежелательных вибраций также способствует точности изготовления.

Основы теории высокоточной обработки металла

Современный металлорежущий станок можно рассматривать как некую систему из трех составляющих: измерительной, вычислительной, исполнительной. Ни одна из них несовершенна, каждая вносит погрешности в точность изготовления.

Точность измерительной части зависит от показаний применяемых датчиков. Точность измерения повышается с применением более совершенных датчиков — измерительных устройств. Сегодня подобные устройства способны отслеживать размеры до нескольких нанометров.

Прецизионные станки с ЧПУ содержат вычислительные процессоры с высоким быстродействием и решающие многие задачи с заданной точностью. В режиме реального времени просчитываются огромные массивы данных с любой разрядностью чисел. Благодаря достижениям электроники, вычислительная система обладает наибольшей точностью.

Исполнительная точность непосредственно зависит от узлов и агрегатов станка. Чем выше будут параметры составляющих оборудования, тем меньшая сложится окончательная погрешность.

К погрешностям металлообрабатывающих станков относятся:

• Геометрические, зависящие от качества изготовления комплектующих станка и их сборки. От этого зависит точность расположения относительно друг друга рабочего инструмента и заготовки в процессе обработки.
• Кинематические погрешности зависят от соответствия передаточных чисел в механизмах станка. Кинематические цепи особое влияние оказывают на точность изготовления зубчатых элементов, резьбы.
• Упругие погрешности определяются деформациями станка. В процессе резания происходит отклонение, под действием возникающих сил, взаимного расположения инструмента и заготовки. В прецизионных станках, для борьбы с такими проявлениями, создают особо жесткие конструкции.
• Температурные. Неравномерный нагрев узлов станка приводит к потере начальной геометрической точности, снижая качество изготовления.
• Динамические погрешности объясняются относительными колебаниями рабочего инструмента и заготовки.
• Погрешности изготовления и установки режущего инструмента.

Двигатели, редукторы содержат подвижные части, имеющие люфты, поверхности скольжения со временем претерпевают износ — все это непосредственно влияет на качество обработки. Такое понятие,

как точность позиционирования системы «станок — деталь», напрямую зависит от исполнительной точности.

Некоторые модели прецизионных токарных станков способны обрабатывать детали с точностью до 0,0002 мм, при частоте вращения шпинделя 15000 об/мин. Такие показатели имеют и оборотную сторону. Стоимость оборудования значительно выше по сравнению с обычными станками. Это является следствием применения новейших наукоемких технологий при изготовлении станков. В качестве примера можно указать использование аэростатических направляющих, где суппорт с рабочим инструментом скользит на расстоянии в несколько микрон от поверхности. То есть фактически находится в «воздухе».

Современный прецизионный шлифовальный станок — это автоматизированный комплекс, позволяющий обрабатывать детали с точностью до 0,01 мм. Служит для заточки инструментов из алмазов, твердых сплавов, инструментальной стали. Ультрапрецизионные шлифовальные станки способны обрабатывать внутренние и внешние поверхности детали за одну установку. Прецизионный сверлильный станок обладает жесткой конструкцией, оборудован цифровой индикацией, отображающей параметры сверления.

Общим для всех типов прецизионных станков является использование в приводах фрикционных передач. При этом повышается качество изготовления, упрощаются кинематические цепи. Более высокий КПД снижает себестоимость работ.

Универсальные токарно-винторезные станки

Наиболее распространенным типом металлообрабатывающего оборудования можно назвать токарно-винторезные станки. Они могут использоваться для проведения точения и многих других операций. Универсальный токарно-винторезный станок имеет определенные конструктивные особенности, о которых поговорим далее подробно.

Основные конструктивные элементы

Принципиальные схемы токарного винторезного станка не существенно отличаются друг от друга. Практические все модели, входящие в эту группу, могут использоваться для проведения следующих операций:

1. Развертывания отверстий.
2. Выполнения операций по обтачиванию и растачиванию поверхностей. Токарно-винторезный станок имеет устройство, которое позволяет изменять как наружную, так и внутреннюю цилиндрическую поверхность. При этом тело вращения может быть коническим или фасонным.
3. Рассматривая токарно-винторезные станки и их назначение следует уделить внимание возможности подрезки и обработки торцевых поверхностей.
4. При установке соответствующей оснастки и режущего инструмента можно выполнять операции, связанные со сверлением и зенкированием.
5. Многие токарно-винторезные станки имеют технические характеристики, позволяющие проводить нарезание резьбы на самых различных поверхностях.

Основные узлы токарно-винторезного станка

Токарно-винторезный станок может иметь описание с указанием того, для решения каких задач может проводится установка данного оборудования. Несмотря на отношение к одной группе, токарно-винторезные станки по металлу могут иметь различную конструкцию. Практически все модели имеют следующие конструктивные элементы:

1. Передние и задние бабки, в которых помещают основные системы: коробку скоростей, подач и электроснабжения.
2. Суппорт, предназначающийся для крепления режущего инструмента.
3. Детали токарного-винторезного станка образуют систему передачи вращения от электрического двигателя, которую называют коробкой скоростей.
4. Шпиндель. Кинематическая схема токарно-винторезного станка передает вращение шпинделю, в котором крепиться заготовка.
5. Несущая станина. Для того чтобы все узлы могли точно позиционироваться относительно друг друга, они крепятся жестко или подвижно, на станине. Данный элемент конструкции также предназначается для гашения вибрационной и иной нагрузки.
6. Токарно-винторезный станок имеет область применения в сфере нарезания резьбы, предусматривает наличие сменных гитарных шестерен. Путем подбора сменных колес проводится настраивание наиболее подходящего режима резания.
7. Электрический блок для управления оборудованием.
8. Фартук. Эта конструкция позволяет защитить зону резания, предотвратить разброс стружки и СОЖ. Кроме этого фартук может иметь и дополнительную оснастку.

Рассматривая основные узлы токарно-винторезного станка следует учитывать, что он отличается наличием ходового винта, а также возможностью проведения операции нарезания резьбы.

Модели токарно-винторезных станков могут быть предназначены для проведения самых различных технологических процессов, но зачастую имеют схожую компоновку. При этом разница заключается в качестве сборки и размерах основных силовых агрегатов.

Типовой блок управления

Рассматривая современный универсальный токарно-винторезный станок следует уделить внимание блоку управления. Для указания основных параметров обработки устанавливаются рычаги и рукоятки, кнопки и другие блоки управления. К основным особенностям отнесем следующие моменты:

1. Как правило, устанавливается рукоятка для указания количества оборотов. Универсальный токарно-винторезный современный станок может изменять данный показатель, который выбирают в зависимости от требуемых режимов резания.
2. Токарно-винторезный станок имеет устройство, позволяющее образовывать резьбовую поверхность. Ее параметры устанавливаются при помощи специального блока управления. Не стоит забывать о том, что некоторые параметры можно задать исключительно путем установки требующихся сменных колес.
3. Есть и рукоятки, которые позволяют управлять суппортом. Токарно-винторезные станки имеют основные узлы, которые позволяют обеспечивать механическую подачу для быстрой установки позиции и обработки с неизменяемым показателем скорости перемещения.

Органы управления токарно-винторезных станков на примере модели 16К20

Токарно-винторезный станок с ЧПУ имеет более сложную компоновку. Это связано с тем, что подобное оборудование может работать без вмешательства оператора на промежуточных этапах.

Классификация

Токарно-винторезные станки имеют классификацию, которая позволяет определить основные параметры. Многие токарно-винторезные станки имеют чертежи, которые позволяют определить сложность конструкции, ее ремонтопригодность и другие параметры. Различные виды токарно-винторезных станков имеют самую разную компоновку. Установленные правила определяют то, что токарно-винторезный станок должен иметь паспорт. Именно в нем указывается вся важная информация об оборудовании.

Основными параметрами, по которым проводится классификация, можно назвать нижеприведенный список:

1. Масса конструкции.
2. Максимальные размеры устанавливаемой заготовки.

Устанавливаемые детали-токарного винторезного станка могут несколько отличаться, что и отражается на классификации оборудования.

Вариант внешнего вида универсального токарно-винторезного станка

По признаку диаметрального размера заготовки прецизионный токарно-винторезный станок или другого типа делятся на несколько групп. Этот показатель может варьировать в диапазоне от 100 до 4 000 мм. Что касается длины заготовок, то показатель варьируется в достаточно большом диапазоне.

Рассматривая вес конструкции можно выделить то, что прецизионный токарно-винторезный станок относят к следующим группам:

1. Тяжелые модели имеют массу до 400 тонн. Токарно-винторезные современные станки повышенной точности с подобным весом устанавливают для обработки заготовок, диаметр которых варьируется в пределе от 1 600 до 4 000 миллиметров. Токарно-винторезный станок высокой точности в этой группе встречается довольно редко.
2. Вес до 15 тонн. В этой категории встречаются токарно-винторезные станки моделей, на которых могут обрабатываться заготовки с диаметральным размером от 600 до 1 250 мм.
3. Масса до 4 тонн. Токарно-винторезный станок настольного типа также относится к этой группе. Как правило, диаметр поперечного сечения составляет 250-500 мм.

Следует учитывать, что прецизионный токарно-винторезный станок легкой группы устанавливается в домашних условиях, особой подготовки помещения проводить не нужно. Модели токарно-винторезных станков этой группы могут работать и от стандартной домашней сети 220В, для чего на новом оборудовании устанавливаются современные электрические двигатели.

Еще одним важным параметром классификации можно назвать производительность. Различные модели токарно-винторезных станков могут применяться в различных условиях производительности. По данному критерию выделяют:

1. Для штучного или мелкосерийного производства. Токарно-винторезный станки в паспорте имеют информацию, касающуюся производительности. Область применения по данному признаку учитывается при наладке производства по выпуску штучных партий.
2. Для среднесерийного и массового производства. Современный прецизионный токарно-винторезный станок этой группы устанавливается на различных заводах и производственных линиях в случае, когда нужно получить большую партию деталей за короткий срок.
3. Крупносерийное производство, установка на конвейерных линиях. Станки по металлу с ЧПУ или станок по металлу с УЦИ этой группы могут обеспечивать бесперебойное производство. Довольно часто кинематическая схема токарно-винторезного станка высокой производительности имеет возможность быстрой настройки под заданные параметры. Также в эту группу можно включить модели с ЧПУ.

Общий вид токарно-винторезного станкаКонструкция некоторых винторезных станков имеет устройство с УЦИ.

Проведенная классификация позволяет подобрать наиболее подходящую модель под определенные условия работы. Так есть виды, подходящие для установки в заводах машиностроительной отрасли, другие в большей степени подходят для изготовления деталей, которые используются при изготовлении бытовых приборов. Многие варианты исполнения с УЦИ и ЧПУ появилось относительно недавно.

Какие могут проводится операции?

Крупногабаритный или настольный токарно-винторезный станок устанавливается для образования деталей типа вал или фланец. Режущим инструментом выступает проходной резец, который подбирается под условия резания.

Кроме этого есть и подрезные резцы, которые можно использовать для обработки торцевых поверхностей. Образование канавок проводится при установке резцов упорного типа. Различные типы резцов применяются для проведения определенных операций. При этом уделяется внимание форме, а также виду используемого материала при изготовлении. Прецизионный токарно-винторезный станок также позволяет проводить основные виды работ.

Некоторые виды данного оборудования могут применяться и для выполнения сверлильных операций. Но стоит учитывать, что в данном случае сверло расположено вдоль оси заготовки. Принцип действия данной схемы сверления следующий: инструмент крепиться в специальной оснастке на задней бабке, находится в неподвижном состоянии, а вращение получает сама заготовка. Задняя бабка может перемещаться в продольном направлении для осуществления подачи.

Технические характеристики

При выборе наиболее подходящей модели всегда рассматриваются технические характеристики. Они определяют особенности работы и возможность применения в той или ной ситуации.

Основные технические характеристики заносятся в описание. К ним можно отнести:

1. Количество оборотов: минимальный и максимальный показатель. Основные технические характеристики определяют возможность обработки по заданным параметрам. Создавая чертеж технолог указывает то, при какой скорости вращения должно проходить резание.
2. Класс точности. В чертеж заносятся данные о том, с какой точностью должна проводится обработка. В ГОСТ установлены нормы определения класса точности, по которым маркируется оборудование.
3. Для того чтобы можно было регулировать показатель скорости вращения шпинделя устанавливается коробка передач. Установленные стандарты ГОСТ требуют указания в паспорте число передач.
4. Деталь может иметь самые различные размеры, что определяет возможность установки.
5. Вес и габаритные размеры.
6. Величина подачи и максимального перемещения по оси.

Все технические характеристики можно узнать их паспортных данных и другой документации.

Общий вид токарно-винторезного станка

Особенности УЦИ

Рассматривая прецизионный токарно-винторезный станок следует отметить его применимость в самых различных сферах.

Довольно большое распространение получили варианты исполнения с УЦИ. Данные виды токарного оборудования имеет высокую точность работы благодаря отображению осей основных органов на индикационном дисплее. Существует довольно большое количество моделей с УЦИ, каждая обладает своими особенностями. Прецизионный токарно-винторезный станок снабжается узлами, которые свойственны и остальным моделям, относящимся к этой группе. Токарно-винторезный станок с УЦИ обходится дешевле, чем токарно-винторезный станок с ЧПУ, что определяет рентабельность их установки в определенных случаях.

Для чего предназначен рассматриваемый блок? Этот цифровой блок позволяет контролировать положение различных элементов конструкции, а также вычислять требуемую информацию, к примеру, расстояние, на которое должен перемещаться суппорт или другой элемент. Производство подобных блоков началось относительно недавно, назначение некоторых моделей расширяется за счет их оборудования данным блоком управления.

Варианты с ЧПУ

Токарно-винторезный станок с ЧПУ

Современным подходом можно назвать установку оборудования с числовым программным управлением. Электрическая схема с принципиальной измененной конструкцией основных узлов позволяет добиться высокой точности обработки. К особенностям электросхемы и всей конструкции данного типа можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Токарно-винторезный станок ЧПУ производится в соответствии с ГОСТ: класс точности и другие параметры также указываются в паспорте. В ГОСТ установлены и другие стандарты, которые стоит учитывать при выборе оборудования.
2. Все подвижные органы работают от мини блока управления. Это определяет то, что токарно-винторезный станок имеет сложную электрическую схему.
3. Многие модели мини, могут устанавливаться в домашних условиях по причине небольшого веса. При этом подобные токарно-винторезные станки с высокой точностью мини типа могут выдерживать большую нагрузку.
4. У конструкции есть блок индикации и ввода основной информации. Государственный стандарт и ГОСТ определяет применение определенных языков программирования, которые применяются для указания пути обработки и основных режимов.
5. Настольный токарно-винторезный станок по металлу (мини тип) применяется для высокоточной обработки и получения малогабаритных деталей. Токарно-винторезные станки повышенной точности широко используются при производстве деталей различной электроники и бытовой техники. Мини оборудование имеет высокую точность и небольшую потребительскую мощность, что определяет рентабельность установки.

Многие производители создают токарно-винторезные станки по ГОСТ, но стоит учитывать, что самое современное оборудование производится за границей, где не учитывается данный стандарт.

Мини токарно-винторезный станок обойдется намного дешевле, но у них есть ограничение по размерам заготовки.

В заключение отметим, что рассматривая типы токарно-винторезных станков, следует уделять внимание возможности установки самой различной оснастки. Токарно-винторезные станки по металлу имеют классификацию, которая указывается в маркировке. Каждая цифра и буква обозначают самую различную информацию, применяется маркировка с учетом принятых норм.

Классификация токарных станков по точности

Точностью называется степень приближения действительных значений параметров изделия к идеальным параметрам.

Точность оценивается действительной погрешностью или пределами, ограничивающими значения погрешности (нормированная точность).

Погрешности станка непосредственно влияют на точность обработки.

Точность станков регламентируется государственными (отраслевыми) стандартами, в целом содержащими пять классов точности.

Распределение основных видов станков токарной группы по классам точности приведено в табл. 1.12.4. Специальные и специализированные станки таблицей не охватываются.

Токарные станки. Классификация токарных станков. Характеристика токарных станков.

Металлорежущие станки отечественного производства принято делить на 9 групп.
Токарные станки относятся к первой группе, которая подразделяется на 9 типов:

1. одношпиндельные автоматы и полуавтоматы;

2. многошпиндельные автоматы и полуавтоматы;

6. токарные, токарно-винторезные, токарно-лобовые;

7. многорезцовые, токарно-полировальные;

Различают пять степеней точности станков:

· особо высокую – А;

Обозначение модели станка содержит 3-4 цифры и несколько букв.

Первая цифра – группа станка (все токарные станки- 1);

третья и четвертая цифры – размерный параметр станка (обычно высота центров: 2 или 20 – высота центров 200 мм и 3 или 30 – высота центров 300 мм и т. д.).

Буквами обозначаются точность станка (начиная с повышенной); конструктивные особенности (М – магазин, Р-револьверная головка и др.); очередная модификация завода-изготовителя.

Буква Ф в конце означает, что станок имеет числовое программное управление:

Ф1-станок с преднабором программы;

Ф2 – позиционная система ЧПУ;

Ф3 – контурная система ЧПУ;

Ф4 – обрабатывающий центр.

Приведем несколько примеров обозначения моделей токарных станков.

1-группа токарных станков;

6 – токарно-винторезный станок;

2 – высота центров, см.

1 – группа токарных станков;

6 – токарно-винторезный станок;

16 – высота центров, см.

1-группа токарных станков;

8 – специализированный токарно-затыловочный станок;

11 – технологический параметр, определяющий размеры обрабатываемых заготовок.

1-группа токарных станков;

20 – высота центров, см;

П – класс точности – повышенный.

В обозначении моделей токарно-револьверных станков (например, 1Е316П) последние две цифры обозначают наибольший диаметр круглого прутка, обрабатываемого на данном станке. Размерный ряд револьверных станков, выпускаемых отечественными заводами, включает станки для обработки круглого прутка диаметром 10, 16, 25, 40, 65, 100 и 160 мм. Наличие буквы (Е) между цифрами указывает на модернизацию станка.

Любой металлорежущий станок состоит из корпусных узлов, узлов для закрепления обрабатываемой детали и режущего инструмента. Корпусные узлы составляют основу станка – это станина, стойка, колонна. Узел для закрепления обрабатываемой детали – это стол, передняя и задняя бабки. Узел для закрепления режущего инструмента – это суппорт. Под компоновкой станка принято понимать объединение и увязку отдельных его узлов и механизмов в единое целое. Схемы компоновки основных типов станков токарной группы приведены на рис. 19.

Рис. 19. Компоновки токарных станков

Схема компоновки основных узлов токарно-винторезного станка дана на рис. 19, а. Станина 1 служит для установки на ней передней бабки 4 с коробкой скоростей и шпинделем 5, задней бабки 7, а также для перемещения по ней суппорта 6 с резцедержателем и фартуком 9. Коробка подач 2 находится на станине, ее механизм обеспечивает необходимые подачи и шаг нарезаемой резьбы через ходовой винт 8 и ходовой вал 10. Сменные колеса расположены между шпинделем, станка и коробкой подач, закрытым кожухом 3. Такая схема компоновки является типовой для токарно-винторезных станков.

Токарно-револьверный станок с вертикальной осью поворота револьверной головки На станине 3 станка расположены передняя бабка 1 со шпинделем 8, револьверная головка 7, суппорт 4 с резцедержателем и револьверный суппорт 5. От коробки подач 2 к этим суппортам движение передается ходовыми валами 6.

Токарно-револьверный станок с горизонтальной осью поворота револьверной головки На станине 5 расположены передняя бабка с коробкой скоростей 1 и шпинделем 8, коробка подач 4, револьверная головка 7. Ходовой вал 6 передает движение от коробки подач к револьверной головке. В трубе 3 устанавливают прутковый материал, а механизм 2 служит для подачи прутка.

Схема компоновки узлов одностоечного токарно-карусельного станка На планшайбу 4 устанавливают обрабатываемую деталь. В корпусе станины расположена коробка скоростей 5. На вертикальных направляющих стойки 1 закреплена траверса 3 с горизонтальными направляющими, по которым перемещается суппорт 2 с резцедержателем револьверного типа. Боковой суппорт 6 с резцедержателем получает движение от коробки подач 7, а коробка подач 8 обеспечивает подачу вертикальному суппорту 2.

Двухстоечные токарно-карусельные станки в отличие от одностоечных, имеют большое количество суппортов. На вертикальных направляющих стоек 6 и 7 расположена траверса 3 с вертикальными суппортами 5 и 8. Боковой суппорт 10 с коробкой подач расположен на вертикальных направляющих стойки, второй боковой суппорт может быть установлен и на другой стойке. Коробки подач 9 и 4 обеспечивают подачу вертикальных суппортов. Коробка скоростей 1 вмонтирована в нижней части корпуса 2.

Многорезцовый станок На станине 5 установлена передняя бабка 1 с коробкой скоростей 2 и шпинделем 8. Особенностью многорезцовых станков является наличие нескольких суппортов, в данном случае двух – переднего 4 и заднего 7. Механизм подач 3 со сменными колесами обеспечивает продольное перемещение суппорта 4, а гитара сменных колес 9 определяет величины подач заднего суппорта 7. Задняя бабка 6 установлена на направляющих станины.

Схема компоновки узлов токарно-затыловочных станков . Внешне токарно-затыловочные станки мало отличаются от токарно-винторезных. Передняя бабка 1 с коробкой скоростей и шпинделем 10 установлена на станине 4. Затыловочный суппорт с резцедержателем 9 и фартуком 7 установлен на направляющие станины 4. Под крышками 2 и 3 расположены узлы регулирования перемещения станка. Станок имеет заднюю бабку 8, ходовой вал 6 и ходовой винт 5.

Лобовые станки отличаются от других станков токарной группы главным образом тем, что у них отсутствует задняя бабка. В передней бабке 1 находится коробка скоростей, на шпинделе которой закреплена планшайба 3. Поперечная станина 5 расположена на отдельной плите изолированно от передней бабки и несет на себе суппорт с резцедержателем 4.

На всех схемах компоновки стрелками обозначены направления движения перемещающихся и вращающихся частей исполнительных органов. Эти движения обеспечиваются кинематической связью между исполнительными органами станка. Расположение электродвигателей станков может быть различным в зависимости от типа и типоразмера станка. То же относится и к расположению электрооборудования, гидравлических и пневматических устройств.

Токарные автоматы и полуавтоматы

ТОКАРНЫЕ КОПИРОВАЛЬНЫЕ ПОЛУАВТОМАТЫ

Принцип работы копировальных полуавтоматов. В отличие от многорезцовых токарных полуавтоматов в токарных копировальных полуавтоматах основной профиль заготовки 16, зажатой пинолью 9 гидроцилиндра 10, получают при обработке одним резцом 5 методом копирования. Резец устанавливают на верхней части копировального суппорта, привод которого в продольном и поперечном направлениях осуществляется гидравлической следящей системой, управляемой по специальному копиру 8 или по эталонной детали. В результате этого при продольном и поперечном перемещении гидросистемой копировального суппорта резей 5 точно воспроизводит на обрабатываемой заготовке форму и размеры копира. Размеры же рабочего профиля копира точно соответствуют размерам изготовляемой детали.

По поверхности копира 8 скользит наконечник щупа 7, закрепленного на рычаге, который перемещает запорно-регулирующий элемент копировальной головки 6. Профиль наконечника щупа точно соответствует профилю резца копировального суппорта.Запорно-регулирующий элемент, управляющий подачей масла в гидроцилиндр 4 поперечной (или следящей) подачи суппорта, свободно перемещается внутри копировальной головки 6 и в процессе обработки постоянно поджимается пружиной вместе со щупом к поверхности копира. Копировальная головка, в свою очередь, жестко связана с верхней частью 3 копировального суппорта и гидроцилиндра 4.

На горизонтальном участке копира щуп с запорно-регулирующим элементом и копировальная головка находятся в нулевом положении. Давление масла в верхней и нижней полостях гидроцилиндра 4 одинаковое и поэтому поперечная подача суппорта отсутствует. Суппорт в этот момент получает только продольное перемещение с подачей от гидроцилиндра 1, поршень и шток которого жестко связаны с продольной кареткой 2 суппорта.

Как только наконечник щупа 7 подходит к выступу на поверхности копира, он поднимается вверх вместе с запорно-регулирующим элементом относительно копировальной головки 6. В результате возникает рассогласование в их взаимном положении.Указанный элемент открывает доступ масла в верхнюю полость гидроцилиндра 4, поршень со штоком, которого жестко связан с продольной кареткой 2, а гидроцилиндр — с верхней частью суппорта 3. В результате верхняя часть суппорта с резцом 5 начнет подниматься вверх. Вместе с ней поднимается вверх и копировальная головка 6. Их подъем будет происходить до тех пор, пока щуп с запорно-регулирующим элементом и копировальная головка не займут опять нулевое положение. При опускании щупа с запорно-регулирующим элементом вниз по профилю копира масло подается в нижнюю полость гидроцилиндра 4, и верхняя часть суппорта вместе с резцом перемещается вниз.

Гидравлическая следящая система привода копировального суппорта с помощью автоматического регулятора обеспечивает взаимную связь его продольной и поперечной подач, что позволяет налаживать на полуавтомате такое соотношение подач, при котором результирующая подача суппорта получается примерно постоянной независимо от углов наклона профиля копира.

Переходы по прорезке канавок, снятию фасок и другие выполняет инструмент поперечного суппорта 12 (на полуавтомате может быть один или два суппорта).

Перемещение поперечного суппорта осуществляется от ползуна 15 с наклонной поверхностью, по которой перекатывается ролик 14, жестко связанный с суппортом 12. При перемещении ползуна, соединенного со штоком и поршнем гидроцилиндра 11, вправо ролик 14, перекатываясь по его наклонной поверхности, перемещает суппорт вверх.Перемещение происходит до тех пор, пока ролик не выйдет на верхнюю горизонтальную плоскость ползуна. При перемещении ползуна влево суппорт под действием пружины 13 отходит вниз в исходное положение.

Многорезцово-копировальные полуавтоматы (рис. 10.5) как бы суммируют в себе основные преимущества и технологические возможности многорезцовых и копировальных полуавтоматов. По принципу работы они во многом похожи на копировальные полуавтоматы. Основной профиль заготовки 12, устанавливаемой в центрах шпиндельной и задней бабок, обрабатывают режущим инструментом 11, установленным на копировальном суппорте. При этом обрабатывать можно, как на копировальных полуавтоматах, одним резцом или, как на многорезцовых полуавтоматах, блоком резцов до шести — восьми штук, или резцами с двух накладных копировальных суппортов с независимым управлением каждым суппортом по отдельному копиру.

Операции по проточке канавок, подрезке торцов и другие выполняют резцами, установленными на поперечном суппорте 10. В отличие от копировальных полуавтоматов поперечный суппорт многорезцово-копировальных полуавтоматов выполнен в виде отдельного узла с самостоятельным приводом. Это позволяет при использовании двух поперечных суппортов обеспечить их независимую работу.

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.

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:

1. Легкие. Как правило, диаметр поперечного сечения в таком оборудовании не составляет больше 500 мм.
2. Станки с весом до 15 тонн считаются средними и на них не обрабатывают детали с диметром больше 1250 мм.
3. 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.

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:

1. Все подвижные органы станка управляются мини блоком управления. Станок имеет сложную электрическую схему.
2. Все параметры станка с ЧПУ точно соответствуют ГОСТу и также расписаны в паспорте оборудования. Здесь указаны показатели точности, габариты, скорость.
3. Станки такого рода могут работать в домашних условиях, поскольку имеют небольшой размер, но при этом выдерживают поразительно высокие для своих габаритов нагрузки.
4. Оборудование имеет индикацию, а также табло для ввода информации.
5. 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:

1. Сверление.
2. Отрезка.
3. Нарезание резьбы внутренней и наружной.
4. 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.