Устройство и классификация

Устройство и классификация. Токарно-винторезные станки предназначены для обработки единичных деталей или малых групп деталей, включая нарезание резьбы, если имеется ходовой винт. Однако бывают станки без ходового винта. На таких станках можно выполнять практически все виды токарных работ, за исключением нарезания резьбы резцом.

Техническими параметрами, по которым классифицируют токарно-винторезные станки, являются наибольший диаметр обрабатываемой заготовки детали D или высота центров над станиной равная 0,5 D, наибольшая длина обрабатываемой заготовки детали - L и масса станка. Для существующих на данное время станков эти характеристики стандартизированы и разбиты на группы см приложение 1 таблица 1 Наибольшая длина L обрабатываемой детали определяется расстоянием между центрами станка. Выпускаемые станки при одном и том же значении D могут иметь различные значения L. Легкие токарные станки применяются в инструментальном производстве, приборостроении, часовой промышленности, в экспериментальных и опытных цехах предприятий.

Эти станки выпускаются как с механической подачей, так и без нее. На средних станках производится 70 - 80 общего объема токарных работ.

Эти станки предназначены для чистовой и получистовой обработки, а также для нарезания резьб разных типов. Станки этого типа характеризуются высокой жесткостью, достаточной мощностью и широким диапазоном частот вращения шпинделя и подач инструмента, что позволяет обрабатывать детали на экономичных режимах с применением современных прогрессивных инструментов из твердых сплавов и сверхтвердых материалов. Средние станки оснащаются различными приспособлениями, расширяющими их технологические возможности, облегчающими труд рабочего и позволяющими повысить качество и сократить время обработки, имеют достаточно высокий уровень автоматизации.

Крупные и тяжелые токарные станки применяются в основном в тяжелом и энергетическом машиностроении, а также в других отраслях для обработки валков прокатных станов, железнодорожных колесных пар, роторов турбин и других крупногабаритных деталей Все сборочные единицы и механизмы токарно-винторезных станков имеют одинаковое название, назначение и расположение Приложение I рисунок 1. Типичный токарно-винторезный станок 16К20 завода Красный пролетарий показан на рисунке 1.2Главный привод. Механизм подач.

Коробка подач Главный привод станка. В передней бабке станка размещены коробка скоростей и шпиндель, которые приводят во вращение обрабатываемую деталь при выбранных глубине резания и подаче. На рисунке 3 показано устройство коробки скоростей, которая работает следующим образом.

Заготовка зажимается в кулачковом патроне, который крепится к фланцу шпинделя. Вращение от электродвигателя через ременную передачу и муфту включения передается на вал. Блок из трех шестерен, расположенный на валу, с помощью реечной передачи связан с рукояткой. Этой рукояткой блок шестерен вводится в зацепление с одним из зубчатых колес, жестко закрепленных на валу. Колеса 4 и 12 сопряжены соответственно с колесами 15 и 16, которые передают крутящий момент шпинделю через зубчатую муфту, соединенную с рукояткой 18. Если муфта передвинута вправо, то шпиндель получает вращение через зубчатое колесо 16, а если влево - через зубчатое колесо 15. Таким образом, коробка скоростей обеспечивает шесть ступеней частоты вращения шпинделя. Механизм подач.

Связь шпинделя и суппорта станка для обеспечения оптимального режима резания осуществляется с помощью механизма подач, состоящего из реверсирующего устройства трензеля и гитары, которые осуществляют изменение направления и скорости перемещения суппорта.

Привод этого механизма осуществляется от коробки скоростей через трензель рисунок 4, который состоит из четырех зубчатых колес а, б, в, г, связанных с рукояткой 19, переключением которой осуществляется реверс т. е. изменение направления вращения вала 20 приводного вала суппорта. Позиции а, б, в, г, 19 и 20. При крайнем нижнем положении рукоятки 19 положение А зубчатые колеса а, б, в, г соединены последовательно и направление вращения вала 20 совпадает с направлением вращения шпинделя.

При верхнем положении рукоятки 19 положение В соединены только зубчатые колеса а, в, г и направление вращения вала 20 изменяется на противоположное. В среднем положении рукоятки 19 положение Б зубчатые колеса б и в не соединяются с зубчатым колесом а и вал 20 не вращается. С помощью гитары рисунок 5 устанавливают настраивают зубчатые колеса с определенным передаточным отношением, обеспечивающим необходимое перемещение суппорта на один оборот шпинделя.

Расстояние L между валами 1 и 2 является постоянным. На валу 2 свободно установлен приклон 3 гитары, закрепленный болтом 4. Ось 5 промежуточных колес можно перемещать по радиальному пазу, тем самым изменяя расстояние А между центрами колес c и d. Дуговой паз приклона 3 позволяет регулировать размер В. Коробка подач. Назначение коробки подач - изменять скорости вращения ходового винта и ходового вала, чем достигается перемещение суппорта с выбранной скоростью в продольном и поперечном направлениях.

Вал 14 в подшипниках 15 смотри рисунок 5 коробки подач получает вращение от зубчатых колес гитары вместе с ним вращается и имеет возможность перемещаться вдоль него зубчатое колесо 11 с рычагом 10. На одном конце рычага 10 вращается на оси зубчатое колесо 12, сопряженное с зубчатым колесом 11, а на другом - рукоятка 9, с помощью которой рычаг 10 перемещается вдоль вала 14 и может занимать любое из десяти положений по числу зубчатых колес в механизме 1. В каждом из таких положений рычаг 10 поворачивается и удерживается штифтом 9, который входит в соответствующие отверстия на передней стенке 7 коробки подач.

При этом зубчатое колесо 12 входит в зацепление с соответствующим зубчатым колесом 13 механизма 1, в результате чего устанавливается выбранное число оборотов вала 2. Вместе с валом 2 вращается зубчатое колесо 3, которое можно перемещать вдоль него рукояткой. При перемещении вправо зубчатое колесо 3 посредством кулачковой муфты 4 соединяется с ходовым винтом 5 и передает ему вращательное движение, а при перемещении влево - входит в зацепление с зубчатым колесом 8 и передает вращательное движение ходовому валу 6. 1.3 Резцедержатель, фартук и разъемная гайка Устройство резцедержателя показано на рисунке 6 приложение 1. В центрирующей расточке верхних салазок 5 установлена коническая оправка 3 с резьбовым концом.

На конусе оправки установлена четырехсторонняя резцовая головка 6. При вращении рукоятки 4 головка 2 перемещается вниз по резьбе конической оправки 3 и через шайбу 1 и упорный подшипник обеспечивает жесткую посадку резцовой головки 6 на конической поверхности оправки 3. От поворота при закреплении резцовая головка удерживается шариком, который заклинивается между поверхностями, образованными пазом на основании конической оправки 3 и отверстием в резцовой головке 6. При необходимости сменить позицию инструмента рукоятку 4 поворачивают против часовой стрелки.

При этом головка 2 поворачивается и перемещается вверх по резьбе конической оправки 3, снимая усилие затяжки резцовой головки 6 на конусе конической оправки 3. Одновременно головка 2 поворачивает резцовую головку 6 посредством тормозных колодок, фрикционно-связанных с поверхностью расточки головки 2 и соединенных с резцовой головкой 6 штифтами 7. При этом шарик, расположенный у основания конической оправки 3, не препятствует повороту резцовой головки, так как он утапливается в отверстие, сжимая пружину.

Если в процессе работы рукоятка 4 в зажатом положении стала останавливаться в неудобном положении, то, изменяя толщину шайбы 1, можно установить ее в удобное для рабочего положение. 1.4 Суппорт Одним из важнейших достижений машиностроения в начале XIX века стало распространение металлорежущих станков с суппортами - механическими держателями для резца.

Каким бы простым и, на первый взгляд, незначительным не казался этот придаток к станку, можно без преувеличения сказать, что его влияние на усовершенствование и распространение машин было так же велика, как влияние изменений, произведенных Уаттом в паровой машине.

Введение суппорта разом повлекло за собой усовершенствование и удешевление всех машин, дало толчок к новым усовершенствованиям и изобретениям. Суппорт рисунок 7 приложение 1 предназначен для перемещения режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе во время обработки заготовки. Он состоит из нижних салазок продольного суппорта - 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки - 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки.

На нижних салазках по направляющим - 12 перемещаются поперечные салазки поперечный суппорт 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки детали. На поперечных салазках - 3 расположена поворотная плита - 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим - 5 поворотной плиты перемещаются с помощью рукоятки - 13 верхние салазки - 11, которые вместе с поворотной плитой могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки детали.

Резцедержатель резцовая головка - 6 с болтами - 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14. Устройство поперечного суппорта показано на рисунке 8 приложение 1. По направляющим продольного суппорта - 1 ходовым винтом - 12, оснащенным рукояткой - 10, перемещаются салазки поперечного суппорта. Ходовой винт - 12 закреплен одним концом в продольном суппорте - 1, а другим - связан с гайкой состоящей из двух частей 15 и 13 и клина 14, которая крепится к поперечным салазкам - 9. Затягивая винт - 16, раздвигают клином 14 гайки 15 и 13, благодаря чему. выбирается зазор между ходовым винтом 12 и гайкой 15. Величину перемещения поперечного суппорта определяют по лимбу 11. К поперечному суппорту крепится гайками 7 поворотная плита 8, вместе с которой поворачиваются верхние салазки 6 и резцедержатель 5. На некоторых станках на поперечных салазках 9 устанавливается задний резцедержатель 2 для проточки канавок, отрезки и других работ, которые могут быть выполнены перемещением поперечного суппорта, а также кронштейн 3 с щитком 4, защищающим рабочего от попадания стружки и смазочно-охлаждающей жидкости. 1.5 Задняя бабка Задняя бабка предназначена для фиксирования свободного конца длинной заготовки или для торцевой обработки заготовок.

Устройство задней бабки показано на рисунке.9 приложение 1 В корпусе - 1 при вращении винта - 5 маховиком - 7 перемещается пиноль - 4, закрепляемая рукояткой 3. В пиноли устанавливается центральный конический хвостовик - 2 или инструмент.

Задняя бабка перемещается по направляющим станка вручную или с помощью продольного суппорта.

В рабочем неподвижном положении задняя бабка фиксируется рукояткой 6, которая соединена с тягой 8 и рычагом 9. Сила прижима рычага 9 тягой 8 к станине регулируется гайкой 11 и винтом 12. Более жесткое крепление задней бабки производится с помощью гайки 13 и винта 14, который прижимает к станине рычаг 10. 2.Режущий инструмент 2.1 Резцы При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, фасонный инструмент и др. Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом, они применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т. д. Элементы резца показаны в приложении 2 на рисунке 1. Резец состоит из головки рабочей части и стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе.

Передней поверхностью резца называют поверхность, по которой сходит стружка.

Задними поверхностями главной и вспомогательной называют поверхности, обращенные к обрабатываемой детали.

Главная режущая кромка выполняет основную работу резания. Она образуется пересечением передней и главной задней поверхностей резца. Вспомогательная режущая кромка образуется пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершиной резца является место пересечения главной и вспомогательной режущих кромок. Для определения углов резца установлены понятия плоскость резания и основная плоскость. Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности резания и проходящую через главную режущую кромку резца приложение 2 рисунок 2. Основной плоскостью называют плоскость, параллельную направлению продольной и поперечной подач она совпадает с нижней опорной поверхностью резца.

Углы резца разделяют на главные и вспомогательные приложение 2 рисунок 3. Главные углы резца измеряют в главной секущей плоскости, т. е. плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость. Главным задним углом a называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания.

Углом заострения b называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главным передним углом g называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания и проходящей через главную режущую кромку резца. Сумма углов abg90 градусов. Углом резания d называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания. Главным углом в плане j называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи.

Вспомогательным углом в плане j1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Углом при вершине в плане e называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Вспомогательным задним углом a1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Углом наклона главной режущей кромки l называется угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости. Резцы классифицируются по направлению подачи - на правые и левые, правые резцы на токарном стане работают при подаче справа налево, т. е. перемещаются к передней бабке станка, левые, наоборот, от передней бабки к задней. Так же различают по конструкции головки, на прямые, отогнутые и оттянутые приложение 2 рисунок 4. Основные размеры и технические требования быстрорежущих проходных отогнутых правых и левых резцов регламентирует ГОСТ 18868-73, прямых резцов ГОСТ 18869-73, подрезных торцовых ГОСТ 18871-73. По роду материала различают резцы из быстрорежущей стали, твердого сплава и т. д. по способу изготовления - на цельные и составные при использовании дорогостоящих режущих материалов резцы изготовляют составными головка - из инструментального материала, а стержень из конструкционной углеродистой стали, по сечению стержня - на прямоугольные, круглые и квадратные по виду обработки - на проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, фасонные, резьбонарезные и др. Наибольшее распространение получили составные резцы с пластинами из твердого сплава, которые припаиваются или крепятся механически. приложение 2 рисунок 5. По типу резцы делятся на проходные, проходные упорные, подрезные и проточные.

Проходные резцы изготавливаются прямыми и отогнутыми, правыми и левыми ГОСТ 18877-73 предназначены для обработки цилиндрических поверхностей.

Отогнутые резцы более универсальны, они позволяют обрабатывать также торцовые поверхности с поперечной подачей.

Углы режущей кромки равны 45о, 60о,75о Проходные упорные резцы твердосплавные, напайные резцы ГОСТ 18879-73 изготавливаются как правые так и левые, эти резцы предназначены для обтачивания ступенчатых деталей, подрезки торцов, буртиков угол режущей кромки 90о. Подрезные резцы так же изготавливаются твердосплавными, напайными согласно ГОСТ 18880-73 предназначены для обтачивания ступенчатых деталей, в том числе с большим отношением длины к диаметру, подрезки торцов, буртиков углы режущей кромки 100о , 10о Расточные резцы предназначены для увеличения диаметра предварительно подготовленных отверстий.

Для обработки сквозных отверстий используются резцы с углами 45о75о. Недостатком таких резцов является более высокая радиальная сила Py, стремящаяся отжать резец от обрабатываемой поверхности. Для обработки глухих отверстий используются резцы, угол которых обычно выбирается в пределах 90о 95о, такой угол уменьшает радиальную силу резания до нуля при 90о или даже обращает ее в сторону обрабатываемой поверхности при 95о, что может компенсировать потерю размера при износе резца. Однако прочность таких резцов меньше, чем резцов, используемых для обработки сквозных отверстий.

Поэтому они рекомендуются для расточки отверстия до упора или в условиях повышенного износа, например, для расточки отверстий по литейной корке.

Резцы с углом 90о удобны для расточки отверстий малого диаметра до 15 мм, когда нужно обработать уступ или дно отверстия под углом 90о к оси и нет возможности дать резцу поперечное перемещение для подрезки дна отверстия. Для обработки отверстий большого диаметра и длины используются жесткие державки борштанги, в пазу которых прямо или косо закрепляется один или несколько резцов круглого или квадратного сечения. Размеры таких резцов регламентированы ГОСТ 9795-84. Для получения точных отверстий применяются борштанги или расточные головки специальных конструкций микроборы, позволяющие устанавливать размер инструмента с помощью микрометрических винтов. Отрезные прорезные резцы общего назначения изготавливаются из быстрорежущей стали и твердых сплавов и предназначены для отрезания материала под прямым углом к оси вращения, или прорезания узких пазов и канавок.

Номенклатура быстрорежущих резцов определяется ГОСТ 18874-73, твердосплавных напайных - ГОСТ 18884-73 и твердосплавных с механическим креплением неперетачиваемых пластин - ТУ2-035-1024-86. В зависимости от расположения режущей части резца относительно корпуса такие резцы бывают асимметричные правые и левые и симметричные 1.2.