Устройство универсального токарно-винторезного станка

Токарно-винторезные станки универсальны, на них обрабатывают самые разнообразные детали. Эти станки используют в единичном, мелкосерийном производстве и при ремонте машин, в экспериментальных цехах заводов, в отделениях агропромтехники, в учебных и передвижных мастерских.

Токарно-винторезные станки характеризуются широкими технологическими возможностями и служат для черновой и чистовой обработки цилиндрических, конических и фасонных наружных, внутренних и торцовых поверхностей, нарезания резьбы различных видов, накатывания рифлений и т. д.

В крупносерийном и массовом производстве вместо токарно-винторезных станков применяют автоматы, многорезцовые и специальные станки.

Размеры токарно-винторезных станков колеблются в широком диапазоне: от настольных для обработки деталей часовых и других мелких механизмов до тяжелых для обработки заготовок массой в несколько десятков тонн.

Основными размерами у токарно-винторезных станков являются высота оси шпинделя над станиной и наибольшее расстояние между центрами передней и задней бабок.

Токарно-винторезные станки имеют однотипную компоновку, которую рассмотрим на примере модели 16К20 (рис 1).

Токарно-винторезный станок модели 16К20:

1 – передняя бабка; 2 – шпиндельный вал; 3 – суппорт с резцедержателем; 4 – верхние продольные салазки; 5 – рукоятки включения механического перемещения суппорта и поперечных салазок суппорта; 6 – нижние продольные салазки; 7 – задняя бабка; 8 – станина; 9,15 – тумбы; 10 – ходовой винт; 11 – ходовой валик; 12 – фартук; 13 – поперечные салазки; 14 – коробка подач; 16,17 – рукоятки установки подачи шага резьбы и отключения механизма коробки подач, 18,19 – рукоятки управления коробкой скоростей

Станина 8, имеющая коробчатую форму с закаленными шлифованными направляющими, установлена на монолитном основании 9 и служит для монтажа всех узлов станка.

В основании 9 расположены электродвигатель главного движения и подачи, а также агрегаты, подающие масло для смазки механизмов станка и охлаждающую жидкость.

Передняя (шпиндельная) бабка 1 закреплена на левой стороне станины. В ее корпусе размещена коробка скоростей, механизмы которой изменяют частоту вращения шпиндельного вала 2.

Шпиндельный вал 2 служит для закрепления заготовки и сообщения ей главного (вращательного) движения. В нем есть сквозное отверстие (с переднего конца конической формы), служащее для установки центра (при работе в центрах), а также используемое при обработке длинных прутков, пропускаемых через это отверстие. На наружную резьбу переднего конца шпиндельного вала навинчивают кулачковый патрон для закрепления обрабатываемой заготовки. Шпиндель смонтирован в прецизионных подшипниках качения, не требующих регулировки в процессе эксплуатации.

Гитара сменных зубчатых колес установлена с левой стороны на станине. Она служит для передачи движения от выходного вала коробки скоростей на коробку подач, а также используется при настройке станка для нарезания резьбы (если невозможно установить заданный шаг резьбы с помощью рукояток коробки подач).

Коробка подач 14 предназначена для получения необходимой подачи и шага резьбы. Она расположена на передней стороне станины станка, ниже передней бабки. Коробки подач современных токарно-винторезных станков, позволяющие получать продольные и поперечные подачи в широком диапазоне, удобны в эксплуатации, так как установить заднюю подачу можно легко поворотом соответствующих рукояток.

Суппорт 3 предназначен для крепления инструментов (главным образом резцов) и сообщения им движения подачи. Вместе с отдельными частями суппорта резец можно передвигать в различных направлениях. Нижняя часть суппорта, называемая продольными салазками или кареткой, перемещается при продольной подаче по направляющим станины. Продольные салазки имеют направляющие, по которым при поперечной подаче движется поперечная каретка (поперечные салазки) 13. На поперечной каретке установлен поворотный круг, позволяющий поворачивать верхнюю каретку 4 под любым углом и закреплять ее в данном положении. Поворотный круг имеет направляющие для перемещения верхней каретки при обработке конических поверхностей. На верхней каретке установлен 4-позиционный резцедержатель 3.

Фартук 12 прикреплен к нижней плоскости продольных салазок суппорта. В нем расположен механизм, преобразующий вращательное движение, передаваемое от коробки подач к ходовому валику или ходовому винту, в поступательное прямолинейное (продольное или поперечное) движение суппорта, а также механизмы ручной подачи. В фартуке монтируются устройства для включения продольной или поперечной подачи, подачи при нарезании резьбы, ускоренного перемещения суппорта. Фартук оснащен оригинальным механизмом отключения подачи, позволяющим производить обработку изделий по упорам при продольном и поперечном точении.

Ходовой винт 10 используется при нарезании резьбы резцом. В остальных случаях механическое передвижение суппорта производится от ходового валика 11.

Задняя бабка 7 расположена на станине станка с правой стороны и служит для поддержания правого конца обрабатываемой заготовки при работе в центрах, для закрепления инструментов (сверл, зенкеров, разверток и др.) при обработке отверстий, а также для точения конических поверхностей. Корпус задней бабки установлен на плите, которая может быть передвинута по направляющим станины в продольном направлении и закреплена в требуемом положении. В корпусе находится пиноль, в конусное отверстие которой устанавливают центр и инструмент для обработки отверстий. Пиноль с закрепленным инструментом при обработке отверстий перемещается в продольном направлении вращением маховичка, а для механической подачи у задней бабки имеется устройство сцепки с суппортом.

При обработке конических поверхностей корпус задней бабки смещают относительно плиты в поперечном направлении.

На правой стороне станины закреплен механизм ускоренного перемещения суппорта.

К станку прилагается гидрокопировальное устройство, позволяющее обрабатывать детали со сложным профилем.

Станок модели 16К20 имеет следующую техническую характеристику:

наибольший диаметр заготовки, устанавливаемой над станиной, - 400мм, а над поперечными салазками суппорта – 220мм;

ü расстояние между центрами – 710, 1000 и 2000мм;

ü пределы частот вращения шпинделя – 12,5…1600об/мин;

ü пределы продольных подач – 0,05…2,8мм/об;

ü пределы поперечных подач – 0,025…1,4мм/об;

ü нарезаемая метрическая резьба – с шагом от 0,5 до 112мм;

ü мощность электродвигателя – 7,5 или 10кВт.

 

БИЛЕТ №11

1.Расскажите свойства, технологию производства и применение меди. Приведите примеры марок меди по ГОСТу.

Медь – металл красновато-розового цвета, плотностью 8940кг/м³, с температурой плавления 1083^оС. Она обладает высокой электропроводностью (r = 0,017мк Ом×м), теплопроводностью, хорошо куется, прокатывается, но плохо отливается. Медь применяется для изготовления проводов, кабелей, шин и других деталей в электротехнике. Медь является основой сплавов, широко применяемых во всех отраслях машино- и приборостроения.

В природе этот металл встречается в самородном виде и в виде руды. Самородная медь содержит до 99,9% Cu, однако промышленные руды с самородной медью очень редки (лишь около 5% всех мировых месторождений) и значение их невелико. По химическому составу медные руды делят на сульфидные, в которых медь находится в виде соединений с серой, и окисленные, содержащие соединения меди с кислородом.

Примерно 80% меди выплавляют из сульфидных руд. Наиболее распространен в сульфидных рудах халькопирит (медный колчедан) CuFeS₂ . За ним следуют халькозин (медный блеск) Cu₂S, борнит Cu₂ FeS₃ и реже ковеллин CuS. Из окисленных руд наиболее распространен малахит CuCO₃×Cu(OH)₂.

Среднее массовое содержание меди в промышленных рудах составляет 1…2%, минимальное – 0,3%; руды, содержащие 3% меди и более, считаются богатыми.

Из руд медь извлекают двумя способами: пирометаллургическим и гидрометаллургическим.

Около 20% меди получают из руд гидрометаллургическим способом, при котором руда обрабатывается растворителем, переводящим медь в раствор. Из раствора медь осаждают электролизом или химическим способом. Этот способ применяют для переработки бедных окисленных и самородных руд.

Преимущественное распространение получил пирометаллургический способ, при котором медь выплавляют из сульфидного медного концентрата (продукта обогащения руды флотацией).

Флотация производится с целью отделения пустых пород. Для этого руду дробят, добавляют к ней маслянистые вещества, которые покрывают крупинки сульфидов меди, образуя на них оболочки, что способствует последующему всплыванию этих крупинок при обработке руды во флотационной машине и отделению пустой породы, которая хорошо смачивается водой и оседает. В обогащенной руде (концентрате) содержится от 10 до 40% меди.

Полученные медные концентраты подвергают обжигу при температуре до 850^оС в многоподовых печах или в печах кипящего слоя в окислительной среде для окисления железа, уменьшения массового содержания серы, удаления мышьяка, сурьмы и других примесей. Основные реакции при обжиге:

4FeS + 7O₂ 2Fe₂O₃ + 4SO₂ + Q (1)

2Cu₂S + 3O₂ 2Cu₂О + 2SO₂ + Q (2)

Основным продуктом обжига является обожженная шихта (огарок).

Следующим процессом является плавка обожженной шихты на штейн в пламенных отражательных (рис.1), шахтных или электрических печах при температуре до 1550^оС.

Сернистый газ отводится по газопроводу на очистку от пыли и на производство серной кислоты; шлак сливается из конвертера и в конвертере остается почти чистый сульфид меди Cu₂S (80% Cu), называемый белым штейном. После удаления шлака белый штейн продувают на черновую медь (второй период продувки). При этом происходит окисление сульфидов меди

2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + SO₂ (9)

Оксид меди реагирует с сульфидом меди, в результате чего получается медь:

2Cu₂O + Cu₂S → 6Cu + SO₂ . (10)

Реакции окисления серы и железа обеспечивают поддержание в конвертере температуры в пределах 1250…1350^оС. Продолжительность продувки – от 16 до 24ч.

Впервые продувку штейна в конвертере осуществил в 1886г. русский инженер В.А.Семенников.

Черновая медь содержит 98,5…99,5% Cu и до 1,5% различных примесей, главным образом железа, серы и кислорода, а также никеля, кобальта и других металлов, в том числе серебра и золота. Черновая медь подвергается огневому и электролитическому рафинированию.

Огневое рафинирование черновой меди производят в отражательных печах. Операция огневого рафинирования складывается из расплавления черновой меди (если конвертерный и рафинированный цехи находятся на одном заводе, то в печь загружают жидкую конвертерную медь), окисления примесей, удаления растворенных газов и раскисления меди. Рафинированная огневым способом медь содержит 99…99,7%Cu. Её выпускают из печи и разливают в слитки для прокатки или в анодные пластины для электролитического рафинирования.

Электролитическое рафинирование меди производят с целью получения наиболее чистой меди (99,9% Cu и выше) для электротехнической промышленности и попутного извлечения золота, серебра, селена, теллура, которые почти всегда содержатся в конвертерной меди и при огневом рафинировании полностью остаются в ней.

Анодные пластины из меди загружают в электролитические ванны, заполненные водным раствором медного купороса с серной кислотой (около 200г/л), и подключают к положительному полюсу источника. Между анодами в ванне на медных ломиках подвешиваются тонкие (0,6…0,7 мм) листы из чистой меди, которые подключаются катодами. При прохождении тока медь с анодов переходит в раствор, а на катодах ионы меди разряжаются и отлагаются плотным слоем чистой меди. Нерастворимые примеси и в их числе серебро, золото, селен, теллур в виде твердых частиц собираются на дне ванны, образуя шлам, который периодически выпускают, фильтруют и отправляют на передел для извлечения всех ценных составных частей.

В зависимости от чистоты медь (ГОСТ 859-2001) изготовляют следующих марок: МОО (99,99 % Сu), МО (99,95 % Сu), М1 (99,9 % Сu), М2 (99,7 % Сu), М3 (99,5 % Сu).

2. Назовите металлокерамические твердые сплавы. Укажите их группы, состав, марки, свойства и область применения.

Металлокерамические твердые сплавы применяют в виде пластинок к режущему инструменту и инструменту для буров при бурении горных пород, а также в виде фильер для волочения. Некоторые мелкие режущие инструменты (сверла, развертки, фрезы) изготовляют целиком из твердых сплавов.

Металлокерамические твердые сплавы очень тверды (82…92 HRA) и способы сохранять режущую способность до температур 1000…1100^оС.

Основной составляющей таких сплавов являются карбиды вольфрама, титана, тантала. В качестве связующего применяют кобальт, иногда никель и железо.

Для изготовления металлокерамических твердых сплавов порошкообразные составляющие тщательно перемешивают, и смесь прессуют под давлением от 100 до 420МПа. Полученные прессовки спекают в электропечах при температуре 1500^оС. При спекании связующий металл (кобальт) расплавляется и, обволакивая зерна карбидов, связывает их.

В зависимости от состава карбидной фазы твердые сплавы разделяют на три группы: однокарбидные сплавы (вольфрамовая группа) WC-Cо (типа ВК), двухкарбидные сплавы (титано-вольфрамовая группа) WC-TiC-Co (типа ТК), трехкарбидные сплавы (титано-тантало-вольфрамовая группа) WC-TiC-ТаС-Co (типа ТТК).

Сплавы первой группы различают по содержанию кобальта (2…30 %) и по зернистости карбидной фазы. С увеличением содержания кобальта растет вязкость сплава, но снижается твердость и износостойкость. Укрупнение зерен карбида вольфрама определяет более высокие эксплуатационную прочность и сопротивление ударом и выкрашиванию.

Однокарбидные сплавы применяют для изготовления режущих инструментов, предназначенных для обработки хрупких материалов (чугуна), цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов (резины, фибры, пластмасс) а также нержавеющих и жаропрочных сталей.

Сплавы с низким содержанием кобальта ВК2 (2%Со, остальное – WC), ВК3, ВК3М (буква М обозначает мелкозернистую структуру), ВК4, ВК4В (буква В обозначает крупнозернистую структуру карбида вольфрама) применяют для чистовой и получистовой обработки, а сплавы ВК6, ВК6М, ВК8 – для черновой обработки. Вязкие сплавы с большим содержанием кобальта марок ВК15, ВК20, ВК20КС (буквы КС обозначают крупнозернистую структуру) используют для оснащения штампового инструмента, работающего при значительных ударных нагрузках.

Сплавы второй группы благодаря высокой твердости и износостойкости применяют преимущественно при высокоскоростной обработке сталей резанием. С увеличением содержания ТiС повышается износостойкость сплава и уменьшается его прочность.

Наивысшей для двухкарбидных сплавов износостойкостью и допустимой скоростью резания при чистовой обработке обладает сплав Т30К4(30 % TiC, 4% Co, остальное –WC). Сплавы Т15К6, Т5К10 предназначены для получистовой и черновой обработки углеродистых и легированных сталей (поковок, штамповок, отливок). Сплав Т15К12Вприменяют для тяжелой черновой обработки поковок, штамповок, отливок, а также для строгания углеродистых и легированных сталей.

Сплавы третьей группы применяют для черновой и чистовой обработки трубнообрабатываемых материалов, в том числе жаропрочных сплавов и сталей. Добавка карбида тантала оказывает положительное влияние на прочность и режущие свойства сплавов. К этой группе относятся следующие марки: ТТ7К12 (4 % TiC, 3 % ТаС, 12 % Со, остальное – WC), ТТ8К6, ТТ20К9 и др.