Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 2

Основные характеристики и виды токарно-карусельных станков

1 Устройство токарно-винторезного станка – основные узлы и механизмы

Универсальные токарно-винторезные агрегаты дают возможность осуществлять такие виды металлообрабатывающих операций, как:

  • развертывание отверстий;
  • обточка и расточка фасонных, конических, цилиндрических поверхностей;
  • зенкерование;
  • обработка и подрезка торцов;
  • нарезание резьбы;
  • сверление.

Все станки данной группы имеют идентичное устройство. Их основными сборочными единицами являются следующие узлы:

  • суппорт;
  • передняя и задняя бабка;
  • коробка скоростей;
  • станина;
  • шпиндель;
  • электро-пусковое оборудование;
  • тумбы;
  • гитары шестерен сменного типа;
  • ходовой валик;
  • фартук;
  • коробка подач;
  • ходовой винт (именно его наличие отличает токарно-винторезный агрегат от обычного токарного).

Это означает, что агрегат 16К20, выпускавшийся комбинатом «Красный пролетарий» в 1970-х годах, и станок 1К62Д от челябинского ОАО «Станкомаш» похожи друг на друг, как два брата. Даже схема токарно-винторезного станка с числовым программным управлением (например, станка 16А20Ф3) отличается от более старых моделей лишь наличием этого самого ЧПУ.

Кроме основных узлов, агрегаты токарно-винторезной группы располагают рядом управляющих рукояток, с помощью которых оператор выполняет свою работу на станке. Существуют следующие рукоятки:

  • изменения частоты вращения шпинделя;
  • задания шага и подачи нарезаемой резьбы;
  • установки увеличенного либо нормального шага резьбы;
  • передвижения (продольного и поперечного) салазок;
  • передвижения верхних салазок;
  • запуска и отключения ходового винта (его гайки);
  • выбора направления выполнения резьбы (право- либо левозаходной);
  • запуска и отключения основного электрического двигателя;
  • фиксации пиноли;
  • запуска автоматической продольной подачи;
  • передвижения пиноли (эту рукоятку обычно называют штурвалом);
  • запуска и остановки подачи;
  • переключения суппорта в режим ускоренного перемещения;
  • фиксации задней бабки;
  • остановки шпинделя и изменения направления движения данного элемента станка.

Классификация

Токарные станки делятся на:

  • центровые, имеющие механизированную подачу. Есть возможность выполнять на этом оборудовании работы с применением ручных режущих инструментов (при установке на станине специального подручника). Продолговатый кусок древесины удерживается шпинделем и подвижной задней бабкой. Продольная подача суппорта механизирована. На этих станках можно работать с копиром. При работе с короткими лёгкими заготовками крепление задней бабкой может не использоваться. При обработке внутренней стороны деревянной детали креплением служит планшайба. Движущимися элементами в рабочем режиме на этих токарных станках являются резцы, перемещающиеся вдоль обрабатываемого куска дерева и вращающийся шпиндель.
  • лоботокарные станки используются для производства деталей на плоской широкой деревянной основе. Красивая многоуровневая резьба, барельефы, горельефы – это то, что можно произвести на станках, работающих с широкой планшайбой, на которой и крепится заготовка. Работа проводится только на лицевой части детали. Остальная доработка будет проходить в ручном режиме.
  • круглопалочные обрабатывают дерево, придавая ему форму с круглым сечением. При работе на этом оборудовании заготовки не вращаются и не движутся. Единственными движущимися деталями станка являются головки с резцами. Есть и станки в этой группе для обработки длинных изделий. Тогда в них будет подача заготовок вальцами под резцы.

Придание формы дереву происходит при вращении обрабатываемого материала и применении режущего инструмента.

Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу

Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.

Станина

Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.

Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.

Передняя бабка

Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:

  • шпиндель;
  • подшипники (два);
  • шкив;
  • коробка скоростей.

Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.

Шпиндель

Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Шпиндель, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.

Механизм поперечной и продольной подачи

Суппорт может двигаться вдоль и поперек, благодаря механизму подачи. Направление задает трензель, находящийся в корпусе передней бабки. Снаружи станка есть рукоятки, которыми можно изменять направление и амплитуду движения суппорта.

Важно!
Если станок с автоматической подачей, то в нем есть ходовые винт и валик. Они используются для выполнения работ высокой сложности.. https://www.youtube.com/embed/SNAKlrlLhR8

Суппорт

Суппорт – это характерный элемент любого токарного станка, с помощью которого осуществляется перемещение режущего инструмента в продольном, поперечном и наклонном направлении. Продольное движение по салазкам станины производит каретка, поперечное совершает верхняя часть суппорта. Резцедержатели (одно или многоместные) устанавливаются в верхнюю часть суппорта.

Фартук

За корпусом фартука находятся механизмы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Управление фартуком вынесено на корпус станка, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

В заднюю бабку закрепляется деталь на шпинделе, поэтому этот элемент подвижный. Деталь состоит из двух частей: нижней – плиты и верхней – держателя шпинделя. Задняя бабка движется по станине и может быть зафиксирована в любом месте благодаря рычажной рукоятке. Конус задней бабки называется пиноль. В нем крепится инструмент или приспособление. Также задняя бабка служит второй опорой при обработке длинных деталей.

Каретка

Каретка предназначена для продольного движения суппорта по салазкам станины. От ее исправности зависит свободное движение этого элемента.

Вал

Вал вращения шпинделя имеет две ручки включения. При среднем положении ручек он выключен. Положение вверх – вал вращается против часовой стрелки (рабочее движение), положение вниз – вал вращается по часовой стрелке (обратное движение).

Программирование токарного оборудования

Система ЧПУ токарного станка управляет обработкой детали в соответствии с программой, составленной технологом-программистом. Эти программы пишутся на языке G-code (стандарт RS274), разработанном специально для установок, управляемых с помощью числового программного управления.

Программа на G-code состоит из последовательных нумерованных блоков, называемых кадрами. Каждый такой блок содержит набор команд, на основании которых совершается элементарное технологическое действие, например, позиционирование резца в исходную точку или его движение с определенной подачей и оборотами вглубь металла. Перемещение режущей кромки по заданной программе производится в инкрементной системе координат. Это означает, что координаты каждой последующей точки указываются в виде приращения к координатам предыдущей позиции инструмента. И только выход на исходное положение задается в начале программы в абсолютных координатах.

Программирование станков с ЧПУ

Первая группа — это подготовительные команды, которые задают:

  • систему координат и рабочую плоскость;
  • точку начала координат;
  • тип движения (ускоренное, рабочее);
  • вид траектории движения (линейное, круговое);
  • координаты позиционирования;
  • значение подачи и оборотов шпинделя;
  • переход к сверлению и нарезанию резьбы;
  • значение коррекции инструмента (по радиусу и по длине).

Группа M-команд — это вспомогательные команды. Они управляют электромеханическими и гидравлическими устройствами, а также выполнят служебные функции внутри программы. Чаще всего применяют следующие M-команды:

  • включение шпинделя и задание ему направления вращения;
  • остановка вращения шпинделя;
  • автоматическая смена инструмента (поворот инструментальной головки);
  • ручная смена инструмента;
  • включение и выключение подачи СОЖ.

Принцип числового программного управления токарным станком

В отличие от фрезерных, в токарных станках вращается не инструмент, а заготовка. Поэтому программирование для их систем CNC имеет некоторые особенности. Во-первых, перемещение в радиальном направлении задается по оси X, а в продольном — по оси Z. Во-вторых, при составлении программ ЧПУ параметры задаются в миллиметрах на оборот, а не в миллиметрах в секунду, как при операциях фрезерования.

Особенности оборудования

Ученические токарные станки по металлу заняли промежуток между любительским инструментом и профессиональным производственным оборудованием. Свое название Школьник они получили за активное использование их для обучения учащихся в ПТУ и старшеклассников на уроках труда.

У всех моделей, от ТВ2 до модернизированного 16У04П повышенной точности, имеются общие характеристики для школьных токарных станков:

  • малые габариты;
  • простота конструкции;
  • безопасность при работе;
  • ручное управление и легкое обслуживание;
  • обработка малых по размеру заготовок;
  • низкая производительность;
  • невозможность изготовления партий деталей.

Токарный станок 16У04П

Учебные модели выпускались напольные с литыми тумбами и настольные, имеющие только установочные площадки в виде широких ножек под станиной. Их можно установить на рабочем столе в мастерской и изучать принцип работы токарного станка, получать навыки работы токарем.

Конструкция токарного станка упрощенная. Отсутствует коробка передач. Скорости изменяются перестановкой шестеренок и перекидыванием ремня. Перемещение салазок суппорта ручное только в одном направлении. Возможность точить конусы под заданным углом отсутствует.

Учитывая специфику токарных станков по металлу Школьный, на них были установлены кожухи и экраны, исключающие возможность травмирования вращающимися деталями или отлетающей стружкой. Как только защитное приспособление поднималось, патрон останавливался.

Выборка под детали большого диаметра в станине отсутствует. Максимальный диаметр заготовки до 200 мм. Межцентровое расстояние на большинстве моделей 220 – 350 мм, и только на модернизированные станки можно устанавливать валы длиной 525 и 750 мм.

Перемещение суппорта и салазок по лимбу вручную не позволяло работать быстро и делать партии деталей. На большинстве станков серии Школьник имеется 6 скоростей вращения патрона от 120 до 975 об/мин. Направление вращения переключается двигателем.

Схема станка ТВ-11

Несмотря на свою простоту, учебные токарные станки дают хорошую чистоту обработки. На них можно точить детали с точностью до 0,05 мм и делать токарную обработку под шлифовку. В коробке скоростей, соединенной с винтом, заложена нарезка резьбы с 3 размерами шага на ранних моделях и 6 резьб на модернизированных станках, начиная с ТВ7.

Столярному делу подростков обучали на ТВ4 и на специально выпущенном станке токарном по дереву Школьник серии СТД-120. На этом оборудовании любители делать мебель своими руками в домашних условиях изготавливают фигурные ножки, стойки и другие круглые элементы.

В настоящее время компактные токарные станки используют в передвижных мастерских, изготавливая на них детали для ремонта. Охотно покупают умельцы компактное оборудование и для домашнего использования.

Принцип работы

Производились школьные токарные cтанки по металлу в СССР для обучения подростков токарному делу на простом и безопасном оборудовании. Они работали по принципу большого универсального токарного станка, но все функции и устройство были упрощены. Движение шпинделя и суппорта происходило от одного двигателя, расположенного непосредственно под коробкой скоростей. Ведущий вал со шкивом на конце выходил непосредственно в гитару. Отсутствие коробки передач делало схему работы простой, управление прямое.

Основные узлы и детали учебного токарного станка по металлу:

  • станина;
  • передняя бабка;
  • шпиндель;
  • электродвигатель;
  • суппорт с салазками;
  • задняя бабка;
  • вал;
  • винт;
  • корыто для стружки;
  • лампа;
  • защитные приспособления.

Деталь зажимается в шпинделе. Длинная заготовка типа вала засверливается в торце и поджимается центром, установленным в задней бабке. Короткая точится закрепленная только на передней бабке. При включении электропривода происходит вращение шпинделя. Прямое или обратное направление выбирается переключением вращения двигателя.

От коробки скоростей вращается вал или винт. Они обеспечивают продольное перемещение суппорта с салазками, на которых установлен резец. Для поперечного точения на большинстве моделей надо вращать ручку салазок, автоматического перемещения нет.

Изменение скорости вращения детали осуществляется перекидыванием ремня с одного шкива на другой и перемещением шестеренок поворотом ручек на панели передней бабки.

Устройство станка ТВ-4

Для сверления и внутренней расточки в оси станка инструмент устанавливается на задней бабке.

Устройство оборудования

Традиционно в токарных станках формообразующее движение — это вращение главного шпинделя, а движение подачи — перемещение суппорта в поперченном к оси вращения направлении. При такой схеме процесса резания неизбежен ряд конструктивных сложностей по обеспечению жесткости, виброустойчивости и точности позиционирования суппорта, особенно при обработке деталей повышенной точности на больших скоростях. Для разрешения этой проблемы швейцарские конструкторы нашли нестандартное и революционное по тем временам решение. Они создали ручной станок (а затем и токарный автомат), в котором суппорт с инструментом находится в неподвижном состоянии, а движение подачи осуществляется подвижной шпиндельной бабкой по направлению оси вращения (т.е. вращающаяся деталь надвигается на неподвижный резец).

Хотя по своим производственным характеристикам токарный автомат продольного точения с ЧПУ значительно отличается от первых станков этого типа, он имеет ту же традиционную компоновку и состав основных узлов и агрегатов:

  • сплошная литая станина с направляющими для передней бабки;
  • подвижная бабка с полым шпинделем и цанговым зажимом;
  • люнетная втулка;
  • блок неподвижных суппортов с резцами;
  • приспособление для подачи прутковых заготовок через шпиндель.

Современный токарный автомат представляет собой многофункциональный обрабатывающий центр с числовым программным управлением. Помимо традиционных компонентов такое оборудования может включать в себя:

  • противошпиндель;
  • блок или револьверную головку с приводным инструментом;
  • позиционируемые в разных плоскостях блоки резцов;
  • магазин заготовок;
  • ловитель деталей и конвейер для готовых деталей;
  • систему подачи СОЖ;
  • конвейер стружкоудаления.

На станках такого типа можно выполнять независимую обработку резцовым и приводным инструментом одновременно двух деталей, закрепленных в шпинделе и противошпинделе. Кроме того, точная синхронизация вращения шпинделей дает возможность передавать обрабатываемую заготовку из одного шпинделя в другой, что позволяет производить за одну установку обработку обоих торцов детали. А наличие револьверной головки и различных блоков резцового и приводного инструмента дает возможность выполнять на одной установке детали весь спектр необходимых технологических операций: от точения, сверления и нарезания резьбы до плоского и контурного фрезерования.

Считается, что точность обрабатываемого прутка, профиля или проволоки должны быть на квалитет вышее, чем получаемая из них деталь. Другая особенность — необходимость использования для повышения точности обработки невращающихся люнетных втулок, которые склонны к износу и нагреву.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации