Токарно-винторезный станок и его основные узлы
Любой токарно-винторезный станок (настольный, универсальный, с ЧПУ) представляет собой оборудование, с помощью которого выполняется обработка точением изделий из металла и иных материалов.
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).
Примечательно, что все составные элементы рассматриваемых станков имеют не только одинаковое назначение и наименование, но и располагаются на одних и тех же местах.
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.
2 Принципы классификации агрегатов токарно-винторезной группы
Описываемое оборудование подразделяется на несколько видов по трем технических характеристикам:
- весу станка;
- максимальной длине изделия, которое можно обрабатывать на конкретном агрегате;
- максимальному диаметру детали, с которой может справиться станок.
Наибольшая длина заготовки, подвергаемой обработке, зависит от интервала между центрами токарной установки. Ряд максимальных сечений обработки для рассматриваемого нами оборудования начинается диаметром в 100 миллиметров и заканчивается диаметром в 4 000 миллиметров. Важно знать, что разные станки при одинаковом показателе допустимого сечения заготовки нередко характеризуются разными величинами длины обрабатываемого изделия.
По весу все токарно-винторезное оборудование подразделяют на четыре класса:
- до 400 тонн – тяжелые станки (наибольший диаметр детали для обработки в них равняется 1600–4000 мм);
- до 15 тонн – крупные (диаметр варьируется от 600 до 1250 мм);
- до 4 тонн – средние (от 250 до 500 мм);
- до 0,5 тонны – легкие (от 100 до 200 мм).
Под легкими станками обычно понимают настольные их модификации, используемые домашними умельцами в частных целях и небольшими предприятиями:
- опытными и экспериментальными участками заводов;
- часовыми фирмами;
- приборостроительными компаниями.
Тяжелые и крупные агрегаты обычно применяются в энергетическом и тяжелом машиностроении. Также используются они для специальной обработки различных механизмов:
- роторов турбин;
- колесных пар железнодорожных вагонов;
- элементов прокатных станов на металлургических заводах.
Большая же часть токарных операций выполняется на установках, относимых к средней группе. На них приходится порядка 80 процентов всех работ по металлобработке. Они позволяют осуществлять получистовые и чистовые операции, нарезать разнообразные по своему характеру резьбы.
Конструкция таких станков отличается большим диапазоном подач рабочего инструмента и частот вращения шпинделя, достаточной жесткостью. Они оснащаются приемлемыми по мощности электродвигателями, что дает возможность производить на весьма экономичных режимах обработку металлических и других изделий с использованием инструментов, изготовленных из сверхтвердых сплавов и твердых материалов.
Кроме того, агрегаты средней массы снабжаются множеством специальных приспособлений с целью расширения их технологического потенциала. Подобные "навороты" увеличивают качество обработки заготовок на токарных агрегатах и облегчают труд токарей. За счет данных приспособлений станки становятся в разы более автоматизированными и удобными в эксплуатации.
Токарные установки с программным управлением (с ЧПУ) в СССР изготавливались достаточно-таки активно. Выпуском таких станков занимался ленинградский завод (модель ЛА155), куйбышевский (16Б16) и другие. Агрегаты с ЧПУ обычно используются крупными предприятиями при многооперационной обработке большой номенклатуры продукции, которую выпускают мелкими партиями (не более пары сотен штук). Высокая повторяемость металлобработки и небольшое время переналадки делают станки с программным управлением незаменимыми в описанной ситуации.
3 Распространенные приемы работы на станках токарно-винторезной группы
Чаще всего на токарном оборудовании производят обработку (при помощи проходных резцов) цилиндрических внешних поверхностей. Деталь в этом случае вставляется в патрон с припуском от 7 до 12 миллиметров (подразумевается, что необходимая длина изделия будет меньше именно на указанную величину). Потребность в таком "запасе" обусловлена тем, что токарю нужно будет отрезать готовую заготовку, а также произвести обработку ее торцов.
Для подрезки торца используют упорные или прямые проходные, а также подрезные резцы. Слой металла с торцевой поверхности снимают перемещением проходного резца в поперечном направлении. Если применяется подрезной инструмент, деталь обрабатывается от ее центра в продольном направлении. Для выполнения операции подрезки и обтачивания малых уступов на изделии обычно используют упорный резец.
Когда на токарно-винторезном агрегате выполняется процедура прорезания канавок снаружи заготовки, оператор пользуется специальными канавочными инструментами. С ними работают на малых скоростях (по сравнению с процедурой подрезания торцов скорость шпинделя задается в 4–5 раз меньшая). Канавки при этом прорезают без приложения усилий, максимально плавно и мягко.
По аналогичному принципу осуществляется и отрезание готового изделия. Эту операцию завершают в тот момент, когда сечение перемычки на обрабатываемой детали составляет около 2,5 миллиметров. После чего агрегат останавливается, из прорези выводится резец, а затем изделие просто-напросто отламывается.