Узел станка: описание основных узлов, из чего он состоит, конструкция, схемы

Устройство и работа основных узлов станка — Студопедия

Назначение и устройство токарно-винторезного станка 1м63

 

Данный токарно-винторезный станок нормальной точности 1м63 (н) предназначен для выполнения различных токарных работ, таких как обтачивание цилиндрических поверхностей, подрезание торцов, протачивание канавок, отрезание обработанной детали, растачивание внутренних цилиндрических поверхностей, сверление, зенкерование, развертывание, обработка конических поверхностей, а также для нарезания метрической, дюймовой и питчевой резьб. Высокая мощность привода и жесткость станка, широкий диапазон частоты вращения шпинделя и подач позволяют полностью использовать возможность прогрессивных инструментов при обработке различных матералов.

 

Техническая характеристика 1М63

Наибольший диаметр детали устанавливаемой над станиной, мм

630

Расстояние между центрами, мм

1400

Диаметр отверстия шпинделя, мм

70

Число значений частот вращения шпинделя

22

Частота вращения шпинделя, мин-1

10÷1250
Подачи на один оборот шпинделя, мм продольные поперечные 0.064÷1.025 0.0256÷0.378
Шаг нарезаемой резьбы:   метрической, мм дюймовой (число ниток на 1») модульной, модуль питчевых, питч питчевой, питч 1÷192 24÷ 0,5÷48 96÷1
Мощность электродвигателя, кВ   13

Устройство и работа основных узлов станка

Рисунок 1 (Токарно-винторезный станок мод. 1М63)

 

Станок состоит из следующих основных узлов (рис. 1):


Станины 1, коробки подач 2, гитары сменных колес 3, передней бабки 4 со шпинделем 6, электрошкафа 5, фартука 7 и суппорта 9, подвижного 8 и неподвижного 10 люнетов, задней бабки 11, электродвигателя для ускоренного перемещения суппорта 13, механизма поддержки ходового винта и вала 14.

Станина. Станина является базовой сборочной единицей, на которой монтируются остальные сборочные единицы.

Станина цельнолитая с тумбами, имеет две призматические направляющих для каретки и две для задней бабки, из которых одна плоская.

Внутри станины имеются наклонные люки (окна) для отвода стружки и охлаждающей жидкости.

В правой тумбе помещается бак с эмульсией и электронасос. На левой тумбе сзади крепится электродвигатель главного привода.

Передняя бабка. Передняя бабка (рис2) установлена на левой головной части станины. Все зубчатые колеса кинематической цепи смонтированы на валах и шпинделе, изготовлены из хромистой стали, закалены и прошлифованы. Валы установлены на подшипниках качения. Шпиндель со сквозным отверстием и внутренними конусами имеет две опоры. Передняя опора – двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами.


 

Рисунок 2(развертка коробки скоростей)

Задняя опора – радиально-упорный подшипник, работающий в паре с упорным шарикоподшипником. Изменение частоты вращения шпинделя достигается перемещением блоков шестерен по шлицевым валам при помощи двух рукояток, выведенных на переднюю стенку. Прямое и обратное вращение шпинделя осуществляется фрикционной механической муфтой, а торможение – электромагнитной муфтой.

Задняя бабка. Задняя бабка перемещается по направляющим станины на четырех радиальных шарикоподшипниках, установленных в мостике. На направляющих станины бабка закрепляется при помощи двух планок четырьмя болтами. Поперечное смещение корпуса бабки относительно мостика производится с помощью двух винтов и гайки, установленной в мостике. Перемещение пиноли производится маховичком.

Суппорт. Суппорт (рис3) крестовой конструкции имеет продольное перемещение по призматическим направляющим станины и поперечное по направляющим каретки. Перемещение можно осуществлять вручную и механическим приводом. Имеется механизм для быстрого перемещения суппорта. Поворотная часть суппорта имеет направляющие для перемещения верхней части суппорта с резцовой головкой.

Фартук.Фартук (рис4) закрытого типа со съемной передней стенкой (крышкой). Движение суппорту передается через фартук от ходового винта или ходового вала. Механизм фартука снабжен четырьмя электромагнитными муфтами, что позволило сосредоточить управление на одной рукоятке, причем направления включения рукоятки совпадают с направлением движения подачи. В эту же рукоятку встроена кнопка быстрого хода суппорта. Благодаря наличию в фартуке обгонной муфты включение быстрого хода возможно при включенной подаче.

Коробка подач. Коробка подач (рис5) имеет две продольные расточки, в которых на подшипниках качения смонтированы валы. Зубчатые колеса изготовлены из хромистой стали и закалены. Коррегированные зубчатые колеса дают возможность нарезания двух типов резьб, метрической и дюймовой, без перестановки сменных зубчатых колес. При перестановке сменных зубчатых колес имеется возможность нарезания еще двух типов резьб – модульной и питчевой.

Сменные зубчатые колеса. Расположенные на стенке корпуса передней бабки сменные зубчатые колеса позволяют осуществлять подачу и нарезание метрической, дюймовой, модульной и питчевой резьб в соответствии с паспортными данными.

Люнеты.Для обработки нежестких деталей диаметром от 20 до 150 мм станок оснащен подвижным и неподвижным люнетами. Люнеты снабжены сменными роликами и сухарями, устанавливаемыми в зависимости от условия работы.

Охлаждение. От электронасоса, установленного в правой тумбе станины, охлаждающая жидкость через трубопровод и шланг подается к инструменту, а затем стекает в два корыта, установленные спереди и сзади станка, откуда возвращается в бак электронасоса. Очистку корыт и бака необходимо производить не реже одного раза в месяц.

 

Рисунок 3 (суппорт)

 

Рисунок 4(фартук)

 

Рисунок 5(коробка подач)

 

Особенности конструкции

Жесткость, виброустойчивость и температурная стабильность технологической системы позволяют получать необходимую точность обработки.

Двух призменные направляющие станины в сочетании с высокой надежностью других узлов обеспечивают длительный срок эксплуатации станка с сохранением первоначальной точности.

Частота обратного вращения шпинделя в 1,3 раза выше чем прямого, что сокращает время обработки резьб.

Точение длинных конусов производится одновременным выполнением продольной подачи суппорта и подачи резцовых салазок при соответствующем их повороте.

Точение коротких конусов производится механической подачей резцовых салазок, развёрнутых на нужный угол.

Коробка подач обладает высокой жесткостью кинематической цепи, все силовые зубчатые колеса кинематической цепи изготовлены из легированной стали, закалены и отшлифованы.

Ограждения зоны резания и патрона, электрические и механические блокировки гарантируют безопасную работу на станке.

 

3. Анализ характеристик обрабатываемых деталей

 

Параметры заготовок должны быть следующими: наибольший рекомендуемый диаметр обработки составляет 340 мм; рекомендуемая наибольшая длина заготовки не должна превышать 1400 мм.

Рекомендуемые режимы резания для обработки различных материалов приведены в таблице 1.

 

Таблица 1.

Обрабатываемый материал

Материал рабочей части режущего инструмента Параметр шероховатости поверхности, мкм Подача, мм/об Скорость резания, м/мин

Стали

σв < 650 МПа

Т5К10, ВК4,

Т15К6

2,5 – 1,25

0,10–0,35

125–150
σв = 650 – 800 МПа 75–100
σв > 800 МПа 70–95

Чугуны

НВ 149 – 163

ВК6, ВК8

6,2 – 2,5

85–110
НВ 156 – 229 65–85
НВ 170 – 241 55–70

Алюминиевые сплавы и баббит

ВК3, ВК4

1,25 – 0,63

0,07–0,16 140–280

Бронза и латунь

0,07–0,14 90–250

Титановые сплавы

ВК4 2,5 – 1,25 0,12–0,30 65–85

 

Заготовки закрепляют в трехкулачковом патроне, поэтому установочными базами служат торец детали (лишает 2-х степеней свободы) и цилиндрическая поверхность (лишает 3-х степеней свободы), а также силовое замыкание (усилие зажима кулачков), которое лишает 1 – ой степени свободы.

Для обработки заготовок на станке применяются различные виды инструментов: резцы (проходные, подрезные, отрезные), сверла, зенкеры, фрезы и др.

Материалы режущей части также различны и зависят от обрабатываемого материала. Рекомендуемые марки твердого сплава при различных видах обработки приведены в таблице 2.

Твердые сплавы в виде пластин соединяют с державкой резца с помощью пайки или специальных высокотемпературных клеев.

Многогранные твердосплавные пластины закрепляют прихватами, винтами, клиньями и т.д.

 

Таблица 2.

Виды и характер обработки

Марка твердого сплава при обработке

Углеродистой и легированной стали

Труднообрабатыва-емых материалов

Коррозионностойкой стали

Закаленной стали

Титана и его сплавов

Чугуна

Цветных металлов и их сплавов

Неметаллических материалов

В40 В00–00
Получистовое и чистовое точение Т15К614К8

К4

К8

К8В

К4 К8 5К10 К4 К8 К4

К4

К6

К8

К6М

ВК3

ВК3М

ВК4

Отрезка и прорезка канавок Т15К6 Т14К8 Т5К10 К6М К4

К6М

К4

К3М

 

К4 К8 К6М К3
Нарезание резьбы 30К4 Т15К6 30К4 15К6 14К8 К6М К3М К6М К4 К3М К3 К3М К4 К6М К3 К3М

К3

К3М

К6М К4 ВК3М
                     

 

Металлорежущие инструменты изнашиваются по передней и задней поверхности. На размерный износ влияют материал режущей части инструмента, конструкция, геометрия и состояние лезвия, режимы обработки, жесткость системы и многие другие факторы. Значения относительного износа резцов при чистовом точении указаны в таблице 3.

 

Таблица 3.

Материал режущего инструмента Углеродистая сталь Легированная сталь Серый чугун Чугун, НВ 375 – 400
Т60К4 0,7 – 4 0,7 – 4 - -
Т30К4 3 – 4 4 – 6 - -
Т15К6 5 – 7 9 – 10 - -
Т5К10 8 12 – 13 - -
ВК9 - 65 - -
ВК8 - 17 – 25 13 – 14 -
ВК6 - - 14 -
ВК4 - 25 – 30 - -
ВК3 - 9 – 10 6 16
ВК2 - - 4 – 26 12

 

Обтачивание цилиндрических поверхностей производится прямыми или отогнутыми резцами с продольным движением подачи. При этом используют различные проходные резцы для того, чтобы получить разные по форме переходные поверхности. Максимальный диаметр заготовки до 630 мм.

Растачивание внутренних цилиндрических поверхностей выполняют расточными резцами, закреплёнными в резцедержателе в направлении оси заготовки, с продольной подачей.

Сверление, зенкерование и развертывание центральных отверстий выполняют соответствующим режущим инструментом, закрепленным в пиноли задней бабки. При этом задняя бабка закреплена на направляющих станины, а перемещение пиноли с инструментом осуществляется вручную.

Нарезание резьбы проводится специальными резьбовыми резцами. Форма режущих кромок резцов определяется профилем и размерами поперечного сечения нарезаемых резьб. Суппорт получает продольное перемещение от ходового винта для повышения точности движения инструмента относительно заготовки. Величина подачи при этом должна быть равна шагу нарезаемой резьбы.

Обработка конических поверхностей производится:

широкими токарными резцами с продольным или поперечным движением подачи. Таким способом получают поверхности с длинной образующей не более 30 мм. Используют способ при снятии фасок с обработанных цилиндрических поверхностей.

поворотом поворотных салазок суппорта на угол равный половине угла при вершине требуемого конуса. Обработку ведут с ручной подачей резца. Длина обрабатываемой таким способом образующей конуса определяется величиной хода каретки верхних поворотных салазок.

смещением корпуса задней бабки в поперечном направлении таким способом обрабатывают длинные конические поверхности с углом конуса не более 80. Для этого корпус задней бабки смещают относительно её основания в направлении, перпендикулярном к линии центров станка. Обрабатываемую заготовку устанавливают на шариковые центры. При этом ось вращения заготовки располагается под углом к линии центров станка, а образующая конической поверхности – параллельно линии центров станка.

Основные узлы токарного станка и металлорежущего

Содержание статьи:

В конструкции металлообрабатывающих станков различных типов есть много общего, ведь в основу их работы положен принцип резания. Знание устройства облегчит эксплуатацию оборудования, поэтому остановимся подробнее на основных деталях и компонентах.

Общая информация о металлорежущих станках

основные типы металлорежущих станков: 1 — токарно-винторезный; 2 — зубо-долбежный; 3 — горизонтально-расточный; 4 — вертикально-фрезерный; 5 — точильно-шлифовальный; 6 — продольно-строгальный двухстоечный; 7 — вертикально-сверлильный; 8 — круглошлифовальный

Металлорежущие станки предназначены для обработки болванок в размер методом послойного снятия стружки. Обработка осуществляется инструментами абразивного или лезвийного типа.

Чтобы с помощью резака придать необходимую форму заготовке, требуется создать их взаимное движение по заданным правилам. Сочетание узлов и механизмов должно обеспечивать два основных типа движения: подачи и резания. Работает оборудование от электрической тяги. Узлы передачи преобразуют движение и подают от мотора на исполнительный инструмент.

Рабочими или исполнительными органами называются инструменты, непосредственно производящие процесс резки, к ним крепятся резцы. Запуск электродвигателя, остановка и изменение скоростей движения производится органами управления. Большинство узлов и механизмов металлорежущего оборудования осуществляют идентичные функции, хотя устройство их может быть различным.

Основные узлы и компоненты

токарно-винторезный станок: 1 — станина; 2 — передняя бабка с шпинделем; 3 — задняя бабка; 4 — коробка подач; 5 — фартук; 6 — суппорт; 7 — ходовой винт; 8 — ходовой вал; 9 — патрон; 10 — резцедержатель

Главный привод — подает болванке или резцу движение соответствующих параметров для выполнения резания. Как правило, движение вращения поступает через главный привод на шпиндель, где зафиксирована болванка или резец. Чтобы контролировать скорость движения главного привода используют:

  • коробки передач;
  • коробки скоростей;
  • вариаторы;
  • бесступенчатые системы регулировки.

Привод подачи — он используется для передвижения резца вдоль или вокруг болванки, придавая ей необходимую форму.

Привод позиционирования — его задача передвижение механизма из одной точки в другую. Он задействуется, например, при выработке ряда параллельных выемок, отверстий или поверхностей, находящихся на одной детали. В токарных и фрезерных станках с ЧПУ главный привод сочетает в себе эту функцию.

Несущая система — это набор определенных, скрепленных между собой деталей. Стыки между ними могут быть фиксированными и подвижными. Этот узел отвечает за взаиморасположение обрабатываемой детали и инструмента во время работы.

Манипуляторы — автоматизируют вспомогательные процессы: зажим, подачу, поворот болванки, замену резца, отведение пыли. Современные станки с программным управлением оснащаются несколькими манипуляторами или одним универсальным, который управляется ЧПУ.

Узел измерительных и контрольных приспособлений — создан для контроля над выполнением основных задач. Эти устройства следят за состоянием основных механизмов, размерами болванки и готовой детали. В наиболее автоматизированных станках данные контроля передаются в узел управления, который подает сигналы для корректировки.

Детализация основных узлов

Станина предназначена для правильного и устойчивого расположения основных узлов (бабок) во время любых нагрузок при эксплуатации. В металлорежущих станках станина может иметь вертикальное или горизонтальное положение. Основные требования к станине любой конструкции:

  • устойчивость к вибрации;
  • жесткость;
  • термостойкость.

В большинстве случаев станины и бабки изготавливают из серого чугуна, который может обеспечить все необходимые характеристики. Также используют углеродистую сталь и бетон (устойчив к скачкам температуры).

Многие типы станков оснащаются траверсой или поперечной балкой, передвигающейся по вертикальным рельсам. На траверсе есть горизонтальные рельсы, по которым передвигаются мобильные узлы. Таким механизмом оснащаются продольно-фрезерные, токарно-карусельные, строгальные, радиально-сверлильные станки. Двухстоечные токарно-карусельные станки дополнительно оборудованы порталом — перекладиной между верхними точками стоек. Портал придает конструкции дополнительную жесткость.

Направляющие — имеют большое значение для точности выполнения деталей, по ним передвигаются мобильные узлы.

Существует несколько разновидностей направляющих:

  • качения;
  • скольжения;
  • комбинированные.

Направляющие быстро изнашиваются, поэтому к подбору материала и изготовлению этих узлов повышенное внимание. Используются серый чугун, сталь, бронза, пластики, композиты.

Шпиндельный узел

шпиндельный узел обрабатывающего центра

Этот механизм является одним из самых важных в токарном станке, он обеспечивает основное движение — резание. Шпиндельный узел располагается в передней бабке и может иметь различную конструкцию.

Главные параметры шпиндельного узла передней бабки:

  • точность — определяется степенью биения, которая должна быть в определенных пределах. Величины биения устанавливаются с учетом класса точности;
  • виброустойчивость — это основной динамический узел, вызывающий колебания бабки и всего станка. Виброустойчивость определяется частотой колебаний конца шпинделя и должна быть у особо точных моделей более 600 Герц, у обычных — более 250 Герц;
  • жесткость — будучи компонентом несущей системы, шпиндель влияет на суммарную жесткость;
  • сопротивление нагреву — опоры шпинделя, расположенные в передней бабке — это основной источник выделения тепла в станке. От опор тепло постепенно расходится по стенкам бабки, провоцируя ее перекос относительно основания;
  • долговечность — она зависит в основном от вида опор и определяет срок использования шпинделя без потери точности.

Видеоролик о точных размерах узлов и деталей токарного станка:

Машиностроение. Основные узлы станков токарной группы