Термины и определения "по машиностроению"

     

 

Рис. 3.6. Формы передней и задней поверхностей резцов:

а – плоские передняя и задняя поверхности; б – задняя поверхность с двойным изломом;

в – плоская передняя поверхность с фаской; г – криволинейная передняя поверхность с фаской 

     Сочетание форм передней и задней поверхностей резца выбирают, исходя из условий его эксплуатации.

     Заточке подвергаются твердосплавные, минералокерамические, быстрорежущие резцы любой конструкции, включая фасонные. Последние затачивают только по передней поверхности, а остальные – по передним и задним поверхностям. Механически закрепляемые пластины могут затачиваться вне державки резца.

     Основные узлы станков токарной группы. В станках токарной группы движение резания реализуется заготовкой, движение подачи – инструментом. Кинематические структуры станков содержат элементы связи между этими движениями посредством ходовых валов и ходовых винтов. Станки, содержащие оба элемента, называются токарно-винторезными. В случае отсутствия ходового винта для нарезания резьбы станки называются просто токарными.

     Размерными характеристиками токарных станков являются наибольшие диаметры заготовки, обрабатываемой над направляющими станины, а также их наибольшие длины.

     Рассмотрим узлы токарных станков на примере токарно-винторезного станка, схема которого показана на рис. 3.7.  

 

Рис. 3.7. Схема токарного станка:

1 – передняя бабка; 2 – шпиндельный узел; 3 – ось; 4 – система крепления инструмента; 5 – суппорт; 6 – задняя бабка; 7 – станина; 8 – ходовой винт; 9 – привод главного движения; 10 – гитара сменных колес; Н – высота центров 

     Передняя (шпиндельная) бабка 1 закрепляется неподвижно на верхней плоскости станины 7, в нее входят: узел 2, механизм (коробка скоростей) передачи главного движения на шпиндель, что в совокупности позволяет получать требуемый диапазон частот вращения шпинделя. Шпиндельный узел 2 является важнейшим компонентом привода главного движения, определяющим качество обработки. Стремление повышения верхнего предела частоты вращения обусловлено повышением возможностей режущих инструментов. Поведение шпинделя в статике или динамике определяется в значительной степени конструкцией его опор (в основном качения). В задней бабке 6 расположен задний центр для обработки длинных деталей и закрепления сверла при осевой обработке заготовок. Привод главного движения включает в себя собственно электродвигатель с системой управления им, который выбирается исходя из обеспечения требуемого диапазона частот вращения заготовки при сохранении постоянной мощности на шпинделе. В станках с ручным управлением применяют асинхронные одно- или двухскоростные электроприводы. В станках с автоматизированным управлением применяют электроприводы постоянного тока и асинхронные с частотным регулированием угловой скорости. Группа привода инструмента токарного станка выполняет функции продольной и поперечной подач. Передача движения инструменту в станке с ручным приводом осуществляется чаще одним из валов привода главного движения через гитару сменных колес 10, коробку подач, ходовой вал (на рис. 3.7 не показан) или ходовой винт 8 при нарезании резьбы. При этом реализуется ступенчатый диапазон подач. Система крепления инструмента 4 — суппорт. При последовательной одноинструментальной обработке используют обычные резцедержатели. Одновременная многоинструментальная обработка, характерная для изготовления деталей больших серий, осуществляется за счет использования быстросменных устройств закрепления резцовой головки поворотного или поступательного движения.

     Токарные патронные и патронно-центровые станки. Эти станки одношпиндельные горизонтальные весьма схожи по конструкции со станками для обработки в патроне и в центрах. Они обеспечивают высокопроизводительные режимы резания при использовании современных режущих инструментов. Автоматизация вспомогательных перемещений станка создает предпосылки полной автоматизации цикла обработки. Шпиндели базируются на высокоточных подшипниках (роликовых конических или шариковых радиально-упорных типа «дублекс» или «триплекс»). Станки комплектуются многопозиционными инструментальными головками с диском с быстросменными блоками токарных инструментов. При этом задняя бабка может отсутствовать. Стабильность и плавность перемещения суппорта обеспечивается покрытием направляющих антифрикционным материалом в сочетании с импульсной смазкой. Токарные патронные и патронно-центровые станки используются в условиях серийного производства.

     Токарные патронно-прутковые и патронно-центровые прутковые станки. Одношпиндельные горизонтальные станки применяют для комплексной обработки заготовок из прутка любого профиля в зажимном патроне или в цанге. Усилия зажима создаются пневмоцилиндром. Оснащаются эти станки с возможностью приводного инструмента. Привод главного движения осуществляется от двигателя постоянного тока. Автоматизированная задняя бабка снабжена синхронным шпинделем. Длинномерные детали могут обрабатываться в люнете. Станки могут укомплектовываться встроенным или напольным манипулятором для загрузки-выгрузки штучных заготовок. Токарные патронно-прутковые и патронно-центровые прутковые станки используются в условиях серийного производства.

     Токарные полуавтоматы и автоматы. Токарные полуавтоматы и автоматы предназначены для выполнения большинства видов токарных работ в крупносерийном и массовом производстве. На рис. 3.8 показан вертикальный патронный одношпиндельный полуавтомат с вертикальной осью вращения обрабатываемой заготовки, обычно многорезцовыми головками.

 

     Конструкция станка обеспечивает при тех же размерах заготовки сокращение производственной площади для установки, улучшения отвода стружки. Для обработки конусных поверхностей используется наклоняемый инструментальный шпиндель. Повышение точности обработки достигается за счет меньших деформаций от сил тяжести заготовки. Эти станки используются для патронной обработки заготовок в условиях серийного производства. Для повышения производительности их конструируют с несколькими суппортами и шпинделями.

     Токарные полуавтоматы горизонтального типа (рис. 3.9) параллельного или последовательного принципа действия на шесть–восемь шпинделей. На продольном суппорте устанавливается до восьми инструментальных пинолей или револьверных салазок с возможностью корректирования положения инструмента. Помимо поперечных суппортов предусматривается комплект базирования для нижнего бокового суппорта, возможность установки инструментальных приспособлений с автономным приводом. Для манипулирования заготовками на прутковых станках используются магазины для сокращения внецикловых потерь времени.

Рис. 3.9. Многошпиндельный горизонтальный полуавтомат с вращающимися заготовками:

1 – магазин заготовок; 2 – суппортная группа станка;

3 – шпиндельная бабка с вращающимися шпинделями 

     Токарные полуавтоматы и автоматы нашли применение в массовом производстве деталей точения из прутковых и штучных заготовок. Возможна встройка системы активного контроля.

     Управление рабочим циклом токарных полуавтоматов с помощью кулачкового распределительного вала до настоящего времени в целом ряде случаев (например, в крупносерийном и массовом производстве) остается наиболее экономичным, несмотря на достижения в области гидравлических и электронных средств управления.

     Токарные револьверные станки. Особенностью конструкции токарных револьверных станков является наличие поворотного, реже линейно-перемещаемого, инструментального держателя, револьверной головки, в которой располагаются необходимые для обработки комплекты инструментов в требуемой последовательности и, как правило, отсутствие задней бабки.

     Револьверные токарные станки различают по расположению оси вращения револьверных головок — горизонтальному или вертикальному, которые могут быть расположены параллельно, перпендикулярно или под углом к оси вращения (рис. 3.10). Дополнительно эти станки могут иметь один или несколько боковых инструментальных суппортов и поперечных салазок. Длина обрабатываемой заготовки относится к диаметру заготовки несколько больше, чем 1:1.

     Револьверные головки монтируются на револьверных салазках, с помощью которых выполняются все перемещения инструмента. Головки в основном используются для смены инструмента и индексирования его в рабочем положении. Обработка может выполняться как отдельными инструментами, так и комбинацией нескольких инструментов одновременно. Шпиндельная бабка токарного револьверного станка жестко закреплена на станине и не имеет продольного перемещения.

     Револьверные станки используются в серийном производстве.

 

Рис.3.10. Универсальный токарный револьверный автомат:

а – с вертикальным расположением револьверной головки; б – с горизонтальным расположением револьверной головки; в – с крестовым расположением револьверной головки 

     Токарные копировальные станки. Токарные копировальные станки предназначены для изготовления по контуру фасонных деталей сложного профиля. Конструкции этих станков имеют горизонтальный или вертикальный шпиндель.

     Различным рабочим диапазонам обработки соответствуют токарно-копировальные станки различных типоразмеров.

     Копировальные станки с жесткой механической копировальной системой имеют постоянный принудительный контакт между копировальным пальцем и копиром, что обеспечивает жесткую связь между копиром (задающим устройством) и суппортом с инструментом (исполнительным устройством). Основная область их применения некруглое точение (обработка, например, поршней).

     Более широкое использование имеют копировальные станки со следящей системой между задающей и исполнительными частями.

     Карусельные и лоботокарные станки. Карусельные станки являются разновидностью станков токарной группы. Они предназначены для черновой и чистовой обработки крупногабаритных деталей с круговыми поверхностями, высота которых обычно меньше или незначительно превышает диаметр обрабатываемой заготовки (рис. 3.11).

     Карусельные станки универсального исполнения применяют в основном при единичном и мелкосерийном характере производства. В крупносерийном и массовом производстве используются высокопроизводительные специальные карусельные станки.

     В карусельных станках главным движением резания является вращение стола (планшайбы) с заготовкой; движение подачи — горизонтальное и вертикальное перемещение суппорта.

     В зависимости от размеров и назначения станки изготавливают одностоечными и двухстоечными в легком, нормальном и тяжелом исполнениях. 

Рис. 3.11. Карусельный станок (а) и схема обработки заготовки на нем (б):

1 – основание поворотного стола; 2 – вертикальная стойка; 3 – траверса; 4, 9 – приводы подачи вертикальных суппортов; 5, 7 – вертикальные суппорты; 6 – поперечина; 8 – револьверная головка; 10 – поперечный суппорт; 11– привод поперечного суппорта; 12 – планшайба; S_В – вертикальная подача; S_r – горизонтальная подача 

     Лоботокарные станки – разновидность станков токарной группы, которые предназначены для обработки наружной и внутренней поверхностей заготовок больших диаметров и малой длины для изготовления фланцев, дисков, шкивов, вагонных колес, маховиков и других деталей сложной формы. Обычно такие станки используются в единичном производстве. Ограничением является сложность установки и выверки заготовок большой массы на вертикальной планшайбе. Поэтому лоботокарные станки часто заменяют токарно-карусельными. Характерная особенность лоботокарных станков — горизонтальная ось вращения шпинделя, что облегчает отвод стружки. Основной параметр станков — наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, который достигает 10 м.

     Токарные затыловочные станки. Токарные затыловочные станки предназначены для обработки задних поверхностей зубьев режущих инструментов с целью придания им определенной формы, обеспечивающей постоянство заднего угла резания и сохранение профиля зуба инструмента при перетачивании их по передней поверхности. В качестве режущего инструмента применяют резцы, дисковые фрезы и шлифовальные круги (дисковые, чашечные, пальцевые).

     Многоцелевые токарные станки с ЧПУ. Основу современных производственных систем в механообработке составляют МРС (металлорежущие станки) с ЧПУ. Постоянное развитие и совершенствование систем ЧПУ обусловило изменение традиционной компоновки станков. Различные виды обработки стали осуществляться при минимальном числе установок, возросли требования к точности, жесткости, надежности и производительности МРС с ЧПУ. Возможность встраивания станков в автоматизированные системы также значительно повлияла на изменение компоновки станка и его характеристики. Эти положительные изменения в станках достигнуты не простыми средствами. МРС стали значительно сложнее при проектировании, изготовлении и эксплуатации, что потребовало организации соответствующих служб обслуживания.

     В настоящее время в международной практике для обработки сложных деталей применяют токарные станки с ЧПУ, позволяющие производить на них даже сверлильно-фрезерно-расточные операции. Эти станки, оснащенные различными устройствами автоматической смены инструмента и заготовки, получили в нашей стране название многоцелевых станков (МС). Многоцелевые станки по своей сути являются дальнейшим развитием токарных, сверлильных, фрезерных и расточных станков. По содержанию и составу выполняемых операций они практически от них не отличаются и, если на современных МС происходит процесс интеграции операции за счет включения новых операций, то это не означает, что эти операции невозможно было бы выполнить на станках предшествующих МС. Поэтому важно определить принципиальные отличия МС.