Токарный станок устройство схема. Основные узлы токарно-винторезного станка и их назначение

Устройство токарных станков

К атегория:

Токарное дело

Устройство токарных станков

Основные сведения о кинематике токарных станков. Кинематическая связь в токарных станках осуществляется посредством передач, с помощью которых вращательное движение с одного вала (рис. 49) передается другому II или вращательное движение преобразуется в поступательное. Наиболее простая передача - ременная, которая может быть плоскоременной (рис. 49, а) или клиноременной (рис. 49, б), кроме того, передача может быть зубчатой (рис. 49, в) и цепной (рис. 49,г). В коробках скоростей в основном применяют зубчатые передачи: цилиндрические (рис. 50, а), конические (рис. 50,6), червячные (рис. 50, в), винтовые (рис. 50, г), реечные (рис. 50) и шарикороли-ковые (рис. 50, е) в направляющих узлах. Применение передач в токарном станке показано на рис. 51.

Рис. 50. Виды передач в коробках сноростей

Рис. 51. Передачи, используемые в тонарном станне

Рис. 52. Различные виды передач

Рис. 53. Кинематичесная пара

Кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение, например передача движения с вала / на вал II (рис. 53, а) или преобразование одного движения А в другое Б (рис. 53, б).

Рис. 54. Изменение направления вращения в узлах токарного станна

Рис. 55. Кинематичесная цепь

Рис. 56. Кинематичесная цепь с четным (а) и нечетным (б) числом зацеплений

Рис. 57. Кинематичесная цепь норобки сноростей тонарно-винторезного станка

Рис. 58. Основные узлы тонарно-винторезного станка

Рис. 59. Передняя бабна

Рис. 60. Шпиндельный узел с опорами

Пример кинематической цепи указан на рис. 55. Знак передаточного отношения кинематической цепи положителен, если направление вращения конечного и начального звеньев цепи одинаковое, и отрицателен, если направления их вращения различны.

Положительный знак передаточного отношения кинематической цепи обеспечивается, если кинематическая цепь состоит из четного числа зацеплений (рис. 56, а), и отрицательный, если число зацеплении нечетное (рис. 56,6).

Кинематической цепью станка называют совокупность соединенных между собой кинематических пар, передающих движение от источника движения до конечного звена - рабочего органа станка шпинделя (рис. 57).

Основные узлы станка. Основными узлами токарно-винторезного станка являются: станина (рис. 58), передняя бабка (коробка скоростей), задняя бабка, коробка подач, фартук и суппорт.

Рис. 61. Способы крепления тонарного патрона в шпинделе

Рис. 62. Задняя бабка

Рис. 63. Суппорт

Рис. 64. Фартун и его узлы

Рис. 66. Поперечные (а) и верхние (б) салазни

Рис. 67. Лимбы

Рис. 68. Резцедержатели

Передняя бабка (рис. 59) состоит из шпиндельного узла с опорами (рис. 60) и служит для передачи вращения заготовки, закрепленной в патроне посредством конусного (рис. 61, а) или резьбового (рис. 61, б) соединения на фланце патрона.

Задняя бабка служит для центрирования второго конца заготовки или инструмента и состоит из основания (рис. 62), корпуса, пиноли, маховичка, рукоятки крепления задней бабки к станине и рукоятки зажима пиноли. В переднем конце пиноли имеется конусное гнездо, в которое вставляется центр или режущий инструмент (сверло, зенкер, развертка и др.).

Суппорт предназначен для крепления и перемещения резца в процессе резания (рис. 63). Резец закрепляют в резцедержателе, установленном на верхних салазках. Суппорт может перемещаться вручную посредством шестерни (рис. 64) и рейки, а также механически посредством ходового вала. Механическое перемещение суппорта при нарезании резьб осуществляется с помощью ходового винта и разъемной (маточной) гайки (рис. 65).

Поперечные салазки служат для перемещения резца к заготовке (рис. 66, а). На них устанавливают верхние салазки (рис. 66, б). Подача резца как в поперечном, так и в продольном направлении производится маховиками с лимбами для установки на требуемый размер обработки (рис. 67).

Рис. 69. Коробка подач

Рис. 70. Передача движения от шпинделя н ходовому

Рис. 71. Привод токарного станка винту (а) при правом (б) и левом (в) вращении ходового винта

Рис. 72. Органы управления тонарно-винторезного станна 16К20

Резцедержатели предназначены для крепления резцов на станке. В одноместном резцедержателе (рис. 68, а) резец закрепляют одним винтом. Более надежное крепление резца обеспечивает резцедержатель (рис. 68, б), в котором резец закрепляют двумя винтами. На универсальных станках применяют четырехместные резцедержатели (рис. 68, в), позволяющие одновременно устанавливать четыре резца.

Коробка подач, обеспечивая движение ходового вала или винта (рис. 69), позволяет изменять их частоту вращения (рис. 70) переключением блоков зубчатых колес с помощью рычагов и рукояток.

Привод токарного станка состоит из электродвигателя (рис. 71) и механизма передачи движения. Расположение и назначение органов управления токарно-винторезного станка 16К20 показаны на рис. 72: 1 - рукоятка управления фрикционной муфтой главного привода; 2 - вариатор подачи шага резьбы и отключение механизма подачи; 3-вариатор подачи и типа нарезаемой резьбы; 4 - вариатор подачи шага резьбы; 5 - переключатель на левую или правую резьбу; 6 - рукоятка установки нормального или увеличенного шага резьбы и положения при делении резьбы на заходы (мно-гозаходной); 7 и 8 - рукоятки установки частоты вращения шпинделя;

Рис. 73. Трехкулачновый самоцентрирующий патрон с обратными (а) и прямыми (б) нулачками

Рис. 74. Спиральный трехкулачновый самоцентрирующий патрон: 1-ведущая шестерня; 2-диск; 3-кулачки токарного зажимного патрона; 4-зубчатый обод

Рис. 75. Патроны с эксцентриковым (а), винтовым (б) и реечным (в) приводом

Приспособления и вспомогательный инструмент токарных станков предназначены для установки и крепления заготовок и инструмента. Наиболее широко применяют токарные патроны, центры, оправки, люнеты, планшайбы, переходные втулки и хомутики.

Токарные патроны предназначены для крепления в них заготовок или инструмента. Самоцентрирующие трехкулачковые патроны (рис. 73) предназначены для установки и крепления симметричных заготовок. Они наиболее удобны в работе, не требуют много времени на установку и крепление заготовки. Для перемещения кулачков в патроне служат диски со спиральной канавкой (рис. 74). Патрон с эксцентриковым зажимом кулачков показан на рис. 75,а. Для перемещения служат также винтовой (рис. 75, б) и реечный (рис. 75, в) приводы. В последнем при вращении винта рейка перемещает колесо, посредством которого перемещаются другие рейки с кулачками. На рис. 76 показан двухкулачковый патрон с винтовым приводом (рис. 76, а) и самозажимной патрон с рифельными кулачками (рис. 76, б), а на рис. 77 - пневматический патрон.

Рис. 76. Двухкулачковый патрон с винтовым приводом (а) и самозажимной патрон с рифельными нулачками (б): 1-корпус; 2-рифельные кулачки; 3-упор; 4-крышка

Рис. 77. Пневматический патрон: 1-шток; 2-штанга; 3,4-ползун с конической втулкой; 5-двухплечий рычаг; 6,7-вспомогательные и основные зажимные кулачки

Рис. 78. Четырехнулачновый несамоцентрирующий патрон (а) и планшайба (б): 1 - Т-образные направляющие пазы; 2 - сквозные пазы

Рис. 79. Цанговый патрон: а - для обработки с малой точностью; б - для обработки с повышенной точностью

Рис. 80. Роликовый самозажимной патрон

Для крепления несимметричных заготовок применяют четырехкулач-ковые несамоцентрирующие патроны (рис. 78, а). В этом патроне зажимные кулачки перемещаются независимо друг от друга. Для крепления несимметричных заготовок используют также планшайбы (рис. 78,6).

Рис. 81. Поводковый патрон с отогнутым хомутиком (а) и с предохранительным кожухом (б)

Рис. 82. Сверлильный самоцентрирующий патрон

Рис. 83. Токарные центры: L-длина центра; I -длина посадочного места

Для крепления заготовок небольших диаметров применяют цанговые и роликовые самозажимные патроны. Цанговый патрон (рис. 79) состоит из цанги и корпуса. Каждая цанга имеет определенный диаметр отверстия. При переходе на обработку заготовки другого диаметра цангу меняют. В роликовом самозажимном патроне (рис. 80) заготовки крепят тремя роликами, которые, перекатываясь по поверхностям А, В, С, заклиниваются между этими поверхностями и заготовкой.

При обработке заготовок в центрах применяют поводковые патроны (рис. 81). Для крепления сверл и другого концевого инструмента применяют сверлильные самоцентрирующие патроны (рис. 82).

Центры. Токарные центры (рис. 83) исспользуют для крепления заготовок на станке. Центр имеет рабочую часть (рис. 84), на которой крепят заготовку, и хвостовик 2 в виде конуса, которым центр вставляют в пиноль. Цилиндрическую часть хвостовика устанавливают в гнездо пиноли. Прямые конуса (рис. 84, а) применяют для установки заготовок обычными (внутренними) центрами. Для заготовок с наружными центрами применяют обратные центры (рис. 84, б), которые используют для тонких заготовок. При обработке торца заготовки при работе в центрах применяют полуцентры (рис. 84, в). При обработке конических поверхностей с большим уклоном целесообразно применять центры со сферической поверхностью (рис. 84, г). Заготовки, имеющие большие центровые отверстия или детали типа втулок, закрепляют с помощью рифельных центров (рис. 84,d). При таком способе крепления можно обтачивать заготовку по всей длине за одну установку. При обработке точных заготовок на больших скоростях применяют прямые центры с острием, оснащенным твердым сплавом (рис. 84, е). При черновых работах, при работе в центрах применяют вращающиеся центры (рис. 84, ж). Вращающийся центр устанавливают в пиноли задней бабки. При обработке заготовок больших диаметров, когда необходимо обильное смазывание трущихся поверхностей центров, применяют центры с принудительным поступлением смазочного материала (рис. 84, з). В массовом производстве при обработке однотипных заготовок на полуавтоматах применяют плавающие центры (рис. 84, и). Их устанавливают в пиноли передней бабки.

Рис. 84. Типытонарных центров

Оправки. Для крепления при обработке деталей типа втулок и получения соосности между внутренней и наружной поверхностями применяют различные виды оправок. При выполнении легких работ, когда срезают небольшие слои металла, применяют конические оправки (рис. 85, а). Поверхность оправки выполнена с небольшой конусностью, что позволяет закрепить заготовку на оправке. Такая оправка может быть применена только для одного базового отверстия. При тяжелых условиях работы применяют оправку, показанную на рис. 85, б. Заготовку устанавливают на цилиндрическую поверхность оправки и зажимают гайкой через быстросменную шайбу. Недостатком таких оправок является пониженная точность обработки, так как между цилиндрически соприкасающимися поверхностями заготовки и оправки имеются зазоры. Для устранения этого недостатка применяют оправки, показанные на рис. 85, в, г, д. На коническую поверхность оправки устанавливают прижимную цангу с цилиндрической наружной поверхностью, что позволяет обрабатывать заготовки с точностью 6-7-го квалитетов. Применяют также оправку с упругим посадочным корпусом (рис. 85, е).

Рис. 85. Оправки

Рис. 86. Схема быстродействующих зажимных оправок

Рис. 87. Люнеты

Рис. 88. Переходные конуса и втулки

Рис. 89. Специальные втулки-оправни

Широко применяют быстродействующие зажимные оправки с роликовыми (рис. 86, а, б, в) и кулачковыми (рис. 86, г) зажимами. Заготовка в таких оправках зажимается за счет перемещения роликов или кулачков относительно зажимного профиля.

Люнеты. Длинные и тонкие заготовки, длина которых в 10-15 раз больше диаметра, при обработке прогибаются. В результате получается деталь неправильной формы. Во избежание прогиба заготовки применяют неподвижные (рис. 87, а, б, г) и подвижные (рис. 87, в) люнеты. Неподвижные люнеты закрепляют на направляющих станины токарного станка. Заготовку обрабатывают с двух сторон с переустановом. Подвижные люнеты закрепляют на каретке суппорта и перемещают вместе с кареткой. В отличие от неподвижного люнета, имеющего три опоры (кулачка), у подвижного люнета только два кулачка, на которые опирается заготовка во время обработки.

Переходные втулки. Для крепления на станке инструмента применяют переходные втулки и конусы (рис. 88). Переходные втулки применяют для крепления сверл и другого конического инструмента в пиноли задней бабки тогда, когда размеры конуса инструмента не соответствуют размеру внутреннего конуса пиноли задней бабки. Иногда применяют специальные втулки-оправки, которые закрепляют в резцедержателе (рис. 89).

Рис. 90. Хомутини

Рис. 91. Поводковая оправка

Рис. 92. Физико-механические свойства материалов, применяемых при изготовлении режущего инструмента

Хомутики (рис. 90) предназначены для передачи вращения заготовке при ее обработке в центрах. Самыми распространенными являются хомутики, показанные на рис. 90, а, б. Хомутики надевают на заготовку и закрепляют. Вращение передается через поводок хомутика. При обработке однотипных заготовок применяют самозахватывающие хомутики (рис. 90, в, г). В этом случае захват заготовки производится без участия рабочего. Часто применяют безопасный хомутик с поводком (рис. 90, д). На рис. 91 показана поводковая оправка, которую применяют также как хомутики для передачи вращения заготовке.

Токарные станки были известны еще в глубокой древности. Станки того времени, как это видно из рис. 20, были весьма примитивны. Суппорт еще не был известен, поэтому резец приходилось удерживать во время работы руками, а вращение обрабатываемой детали также сообщалось вручную при помощи веревки. Ясно, что работа на таком станке требовала большой затраты физической силы и не могла быть производительной.

В 1712 г. впервые в мире русским механиком Андреем Константиновичем Нартовым был создан токарный станок с суппортом, приводившимся в движение механически.

Изобретение А. К. Нартовым суппорта освободило руки токаря от необходимости держать резец во время обтачивания детали и ознаменовало собой начало новой эпохи в развитии не только токарных, но и других металлорежущих станков.

А. Нартов изготовил свой токарный станок с суппортом на 70 лет раньше англичанина Модсли, которому на Западе неверно приписывается изобретение суппорта, и на 70 лет опередил Западную Европу и Америку.

После Нартова особенно широко изготовление токарных станков было развито на Тульском и других оружейных заводах. Один из таких станков изображен на рис. 21. Суппорты 2 этих станков перемещались механически с помощью зубчатых колес 1 и винта 3 с гайкой.

Токарный станок, изображенный на рис. 22, изготовленный в середине прошлого столетия, по своей конструкции ближе подходит к современным станкам. Он имеет переднюю бабку со ступенчатым шкивом 1, позволяющим изменять числа оборотов обрабатываемых деталей. Перемещение суппорта 2 осуществляется при помощи ходового винта 3, гайки, установленной в фартуке, и сменных зубчатых колес 4.

Позднее на токарных станках со ступенчатошкивным приводом для изменения скорости перемещения суппорта стали применять коробки подач ; помимо ходового винта, стали применять и ходовой вал . В начале XX в. с изобретением быстрорежущей стали появляются быстроходные мощные токарные станки, в которых изменение числа оборотов шпинделя осуществляется при помощи зубчатых передач, заключенных в коробке скоростей .

Таким образом, современные токарные станки имеют коробки скоростей для перемены числа оборотов обрабатываемой детали и коробку подач для изменения величины подачи.

На рис. 23 приведены названия основных узлов и деталей токарно-винторезного станка.

Станина является опорой для передней и задней бабок, а также служит для перемещения по ней суппорта и задней бабки.

Передняя бабка служит для поддержания обрабатываемой детали и передачи ей вращения.

Задняя бабка служит для поддержания другого конца обрабатываемой детали; используется также для установки сверла, развертки, метчика и других инструментов.

Суппорт предназначен для перемещения резца, закрепленного в резцедержателе, в продольном, поперечном и наклонном к оси станка направлениях.

Коробка подач предназначена для передачи вращения ходовому винту или ходовому валу, а также для изменения числа их оборотов. Ходовой винт используется для передачи движения от коробки подач к каретке суппорта только при нарезании резьбы, а ходовой вал - при выполнении всех основных токарных работ.

Фартук служит для преобразования вращательного движения ходового вала в продольное или поперечное движение суппорта.

2. Станина

Все узлы токарного станка монтируются на станине, стоящей на двух тумбах (ножках).

Станина (рис. 24) состоит из двух продольных стенок 2 и 8, соединенных для большей жесткости поперечными ребрами 1, и имеет четыре направляющие, три из которых призматические 3

и одна плоская 4. На левом конце станины 5 крепят переднюю бабку ,-а на другом, на внутренней паре направляющих, устанавливают заднюю бабку . Заднюю бабку можно перемещать по направляющим вдоль станины и закреплять в требуемом положении. По двум крайним призматическим направляющим станины перемещается нижняя плита суппорта, называемая кареткой. Направляющие станины должны быть точно обработаны по рабочим плоскостям. Кроме того, направляющиe быть строго прямолинейными и взаимно параллельными, так как от этого зависит точность обработки деталей.

3. Передняя бабка

Передней бабкой называется часть токарного станка, служащая для поддержания обрабатываемой детали и приведения ее во вращение. В корпусе передней бабки в подшипниках скольжения или качения вращается шпиндель, который передает вращение обрабатываемой детали при помощи кулачкового или поводкового патрона, навертываемого на правый конец шпинделя с резьбой.

На наружной стенке корпуса передней бабки расположены рукоятки коробки скоростей (см. рис. 23), служащие для переключения числа оборотов шпинделя. Как надо повернуть эти рукоятки, чтобы получить нужное число оборотов шпинделя в минуту, указано на металлической табличке, прикрепленной на наружной стенке передней бабки.

Для предохранения зубчатых колес коробки скоростей от преждевременного износа переключение рукояток нужно производить только после выключения шпинделя, когда его скорость незначительна.

4. Шпиндель

Конструкция шпинделя . Шпиндель (рис. 25, а) является наиболее ответственной частью токарного станка. Он представляет собой стальной пустотелый вал 1, в коническое отверстие которого вставляют передний центр 5, а также различные оправки, приспособления и др. Сквозное отверстие 7 в шпинделе служит для пропускания прутка при выполнении прутковой работы, а также для выбивания переднего центра.

На переднем конце шпинделя нарезана точная резьба 4, на которую можно навернуть патрон или планшайбу, а за резьбой имеется шейка 6 с буртиком 3 для центрирования патрона; у станка 1А62, кроме того, имеется канавка 2 для предохранителей патрона, предотвращающих его самопроизвольное свертывание при быстром торможении шпинделя.

Шпиндель вращается в подшипниках передней бабки и передает вращение обрабатываемой детали. В токарных станках шпиндели обычно вращаются в подшипниках скольжения, но шпиндели скоростных станков вращаются в подшипниках качения (шариковых и роликовых), обладающих более высокой жесткостью по сравнению с подшипниками скольжения.

Одно из главных условий точной обработки деталей на токарных станках - это правильное вращение шпинделя. Необходимо, чтобы шпиндель под действием нагрузки не имел в подшипниках никакого люфта - ни в осевом, ни в радиальном направлениях - и вместе с тем равномерно, легко вращался. Наличие слабины между шпинделем и подшипниками вызывает биение шпинделя, а это в свою очередь приводит к неточности обработки, дрожанию резца и обрабатываемой детали. Устойчивость шпинделя обеспечивается применением нового типа массивных регулируемых подшипников качения.

Передний подшипник шпинделя . На рис. 25, в показано устройство переднего (правого) подшипника шпинделя токарного станка. Коническая шейка 8 шпинделя вращается в двухрядном роликовом подшипнике 9, получающем принудительную смазку от особого насоса, расположенного в коробке скоростей. Внутреннее коническое кольцо 10 роликоподшипника расточено по шейке шпинделя.

При регулировании подшипника ослабляют стопорный винт 11 и повертывают гайку 12, благодаря чему кольцо 10 перемещается вдоль оси. При этом в силу конусности шейки 8 зазор между нею и коническим кольцом изменяется. При повертывании гайки 12 вправо происходит затягивание подшипника, а при повертывании влево - его ослабление. Перемещение кольца 10 производят настолько, чтобы шпиндель с патроном можно было провернуть вручную. После регулирования затягивают стопорный винт 11, предохраняющий гайку 12 от отвертывания.

Задний подшипник шпинделя . Задний подшипник шпинделя нагружен значительно меньше переднего. Его главное назначение- воспринимать усилия, действующие на шпиндель в осевом направлении.

Задняя шейка шпинделя обычно вращается в коническом роликовом подшипнике 14 (рис. 25, б). Осевое усилие, действующее на шпиндель справа налево, воспринимается упорным шариковым подшипником 13, расположенным у задней опоры шпинделя. Если же осевое усилие направлено слева направо, стремясь как бы вытянуть шпиндель из коробки скоростей, то оно воспринимается коническим роликовым подшипником 14. Этот подшипник служит также опорой в поперечном направлении для заднего конца шпинделя. Регулируется он с помощью гайки 15 таким же образом, как и передний подшипник.

5. Задняя бабка

Задняя бабка служит для поддержания правого конца длинных деталей при обработке их в центрах. В ряде случаев она используется также для установки в ней сверл, разверток, метчиков и других инструментов.

Задняя бабка с обычным центром . Корпус 1 задней бабки (рис. 26, а) расположен на плите 9, лежащей на направляющих станины. В отверстии корпуса может продольно перемещаться пиноль 6 с закрепленной в ней гайкой 7. С переднего конца пиноль снабжена коническим отверстием, в которое вставляется центр 3, а иногда хвостовая часть сверла, зенкера или развертки. Перемещение пиноли 6 производится посредством маховичка 8, вращающего винт 5; винт при вращении перемещает гайку 7, а вместе с ней и пиноль. Рукоятка 4 служит для жесткого, закрепления пиноли в корпусе бабки. Посредством винтов 10 можно смещать корпус 1 относительно плиты 9 в поперечном направлении и тем самым смещать ось пиноли задней бабки относительно оси шпинделя. К этому прибегают иногда при точении пологих конусов.

Для обтачивания в центрах деталей разной длины плиту 9 перемещают вместе с корпусом задней бабки вдоль станины и закрепляют в нужном положении. Закрепление бабки на станине производится зажимными болтами или с помощью эксцентрикового зажима и скобы 11. Рукояткой 2 поворачивают эксцентриковый валик и отпускают или затягивают скобу 11. Отпустив скобу, передвигают заднюю бабку и, установив ее в нужном положении, снова затягивают скобу.

Чтобы удалить задний центр из конического гнезда пиноли, поворачивают маховичок 8 таким образом, чтобы втянуть пиноль в корпус задней бабки до отказа. В крайнем положении конец винта 5 выталкивает центр 3.

Задняя бабка со встроенным вращающимся центром . В токарных станках для скоростного резания находят применение задние бабки со встроенным вращающимся центром. На рис. 26, б показана одна из конструкций такой задней бабки.

В передней части пиноли 5 расточено отверстие, в котором запрессовывают подшипник 3 с коническими роликами, передний упорный шариковый подшипник 4 и задний шариковый подшипник 6 для втулки 2. Эта втулка имеет коническое отверстие, в которое вставляют центр 1. Осевая сила воспринимается упорным шарикоподшипником 6. Если при помощи стопора соединить втулку 2 с пинолью 5, втулка вращаться не будет. В этом случае в заднюю бабку можно установить сверло или другой центровой инструмент (зенкер, развертку).

6. Механизм подач

Механизм для передачи движения от шпинделя к суппорту (рис. 27) состоит: из трензеля I, предназначенного для изменения направления подачи; гитары II со сменными зубчатыми колесами, которая дает возможность совместно с коробкой подач получать различные подачи (крупные и мелкие); коробки подач III; ходового винта 1; ходового вала 2; фартука IV, в котором расположены механизмы, превращающие вращательное движение ходового вала и ходового винта в поступательное движение резца.

Не во всех станках имеются все перечисленные механизмы. Например, в станках, предназначенных исключительно для нарезания точных резьб, отсутствует коробка подач, подачи здесь изменяют сменой зубчатых колес на гитаре. С другой стороны, на некоторых станках узел подач имеет два реверсирующих механизма: один служит только для изменения направления вращения ходового винта (что требуется, например, для перехода от нарезания правых резьб к нарезанию левых резьб), а другой изменяет направление вращения ходового вала, изменяя таким образом направления продольной или поперечной подачи.

Трензель . На рис. 28 показан трензель, широко применявшийся в токарно-винторезных станках старых типов. На конце шпинделя закреплено зубчатое колесо 1, с которым посредством рычага А можно сцеплять либо колесо 4, либо колесо 2. Зубчатое колесо 2 находится постоянно в зацеплении с колесом 4 и с колесом 3. Если, повернув рычаг А вниз, сцепить с колесом 1 колесо 4, то вращение колесу 3 будет передаваться через два промежуточных колеса 4 и 2 (рис. 28, в). Повернув рычаг А вверх (рис. 28, а), сцепим колесо 1 непосредственно с колесом 2. В последнем случае колесо 5 получит вращение только через одно промежуточное колесо, следовательно, будет вращаться в другом направлении, чем в первом случае. Если рычаг А закрепить в среднем положении, как показано на рис. 28, 6, то зубчатые колеса 4 и 2 не сцепляются с колесом 1 и механизм подачи будет выключен.

На рис. 29, б. показана другая конструкция реверсирующего механизма из цилиндрических колес. На ведущем валу I свободно сидит блок из двух колес 1 и 3 для сообщения прямого хода ведомому валу II и колесо 5- для обратного хода. Колеса 1, 3 и 5 могут быть жестко связаны с валом I при помощи пластинчатой фрикционной муфты М.

На ведомом валу II находится передвижной блок, состоящий из колес 2 и 4 - слева, и колесо 6, жестко закрепленное на шпонке, справа.

Коробка подач . У большинства современных токарно-винторезных станков имеются коробки подач; они служат для быстрого переключения скорости вращения ходового винта и ходового вала, т. е. для изменения подачи. Сменные же колеса у этих станков используются лишь тогда, когда требуемой подачи нельзя достигнуть переключением рукояток коробки подач.

Существует много различных систем коробок подач. Весьма распространенным типом является коробка подач, в которой применяется механизм накидного зубчатого колеса (рис. 30).

Первый валик 7 коробки подач получает вращение от сменных колес гитары. Этот валик имеет длинную шпоночную канавку 6, в которой скользит шпонка зубчатого колеса 3, расположенного в рычаге 2. Рычаг 2 несет ось 5, на которой свободно вращается накидное колесо 4, постоянно сцепленное с колесом 3. Посредством рычага 2 колесо 3 вместе с колесом 4 можно перемещать вдоль валика 7; поворачивая рычаг 2, можно сцепить накидное колесо 4 с любым из десяти колес зубчатого конуса 8, закрепленных на валике 9.

Рычаг 2 может иметь десять положений по числу колес зубчатого конуса 8. В каждом из этих положений рычаг удерживается штифтом 1, входящим в одно из отверстий передней стенки 15 коробки подач.

При перестановке рычага 2 благодаря сцеплению колеса 4 с различными колесами зубчатого конуса 8 изменяется скорость вращения валика 9. На правом конце этого валика, на скользящей шпонке, расположено колесо 10, имеющее на правом торце ряд выступов. В левом положении колесо 10 сцеплено с колесом 14, закрепленным на ходовом валу 13. Если колесо 10 сместить вправо, вдоль валика 9, то оно выйдет из зацепления с колесом 14 и торцовыми выступами сцепится с кулачковой муфтой 11, жестко сидящей на ходовом винте 12. При этом вал 9 будет непосредственно соединен с ходовым винтом 12. При включении ходового винта ходовой вал 13 остается неподвижным; наоборот, при включении ходового вала остается неподвижным ходовой винт.

На стенке коробки подач обычно имеется табличка, указывающая, какие именно подачи или какие шаги резьб получаются при каждом из десяти положений рычага 2 при определенном подборе «венных колес гитары.

7. Суппорт

Суппорт токарного станка (рис. 31) предназначен для перемещения резцедержателя с резцом в продольном, поперечном и наклонном к оси станка направлениях. Резцу можно сообщить движение вдоль и поперек станины как механически, так и вручную.

Нижняя плита 1 суппорта, называемая кареткой или продольными салазками , перемещается по направляющим станины механически или вручную, и резец движется в продольном направлении. На верхней поверхности каретки 1 имеются поперечные направляющие 12 в форме ласточкина хвоста, расположенные перпендикулярно к направляющим станины. На направляющих 12 перемещается нижняя поперечная часть 3 - поперечные салазки суппорта, посредством которых резец получает движение, перпендикулярное к оси шпинделя.

На верхней поверхности поперечных салазок 3 расположена поворотная часть 4 суппорта. Отвернув гайки 10, можно повернуть эту часть суппорта под нужным углом относительно направляющих станины, после чего гайки 10 нужно завернуть.

На верхней поверхности поворотной части расположены направляющие 5 в форме ласточкина хвоста, по которым при вращении рукоятки 13 перемещается верхняя часть 11 - верхние салазки суппорта .

Регулировка суппорта . После некоторого срока работы станка, когда на боковых поверхностях ласточкина хвоста появляется зазор, точность работы станка снижается. Для уменьшения этого зазора до нормальной величины необходимо подтянуть имеющуюся для этих целей клиновую планку (на рис. 31 не показана).

Излишний зазор, возникающий после некоторого периода работы между гайкой и поперечным ходовым винтом, следует также уменьшить до нормальной величины.

Как видно из рис. 32, гайка, охватывающая поперечный винт 1, состоит из двух половин 2 и 7. Для уменьшения зазора между гайкой и винтом до нормальной величины необходимо проделать следующее. Отвернуть слегка винты 3 и 6, при помощи которых обе половины гайки привинчены к нижней части суппорта, затем посредством винта 5 сдвинуть вверх односторонний клин 4, при этом обе половины гайки раздвинутся и зазор между поперечным винтом и гайкой уменьшится. Отрегулировав зазор, нужно снова затянуть винты. 3 и 6, крепящие обе половины гайки.

Резцедержатели . На верхней части суппорта устанавливают резцедержатель для закрепления резцов. Резцедержатели бывают различных конструкций.

На легких станках применяется одноместный резцедержатель (рис. 33, а). Он представляет собой цилиндрический корпус 1, в прорезь которого вставляют резец и закрепляют болтом 2. Резец опирается на подкладку 3, нижняя сферическая поверхность которой соприкасается с такой же поверхностью кольца 4. Такое устройство позволяет наклонять подкладку с резцом и устанавливать его режущую кромку по высоте центров. Нижняя часть 5 резцедержателя, имеющая Т-образную форму, вставляется в паз верхней части суппорта. Закрепление резца в резцедержателе данного типа производится быстро, однако недостаточно прочно, поэтому такой резцедержатель применяют главным образом для мелких работ.

Более прочно закрепляется резец в резцедержателе, показанном на рис. 33, б. Резцедержатель 5, снабженный Т-образным сухарем 1, закрепляется на верхней части суппорта гайкой 4. Для регулирования положения режущей кромки резца по высоте в резцедержателе имеется подкладка 2, нижняя сферическая поверхность которой опирается на такую же поверхность колодки резцедержателя. Закрепляют резец двумя болтами 3. Резцедержатель этого типа применяется как на малых, так и на больших станках.

На больших токарных станках применяются одноместные резцедержатели (рис. 33, б). В этом случае резец устанавливают на плоскость 7 верхней части суппорта и закрепляют планкой 2, затягивая гайку 4. Для предохранения болта 3 от изгиба планка 2 поддерживается винтом, опирающимся на башмак 6. При отвертывании гайки 4 пружина 1 приподнимает планку 2.

Чаще всего на токарно-винторезных станках средних размеров применяют четырехгранные поворотные резцовые головки (см. рис. 31).

Резцовая головка (резцедержатель) 6 устанавливается на верхней части суппорта 11; в резцедержателе можно закрепить винтами 8 четыре резца одновременно. Работать можно любым из установленных резцов. Для этого нужно повернуть головку и поставить требуемый резец в рабочее положение. Перед поворотом головки необходимо ее открепить, повернув рукоятку 9, связанную с гайкой, сидящей на винте 7. После каждого поворота головку нужно снова зажать с помощью той же рукоятки 9.

8. Фартук

К нижней поверхности каретки 1 (см. рис. 31) прикреплен фартук 17 - так называется часть станка, в которой заключены механизмы для продольного и поперечного перемещений резца (подачи) и механизмы управления подачи. Эти перемещения могут совершаться вручную или механически.

Поперечная подача резца производится перемещением нижней части 3 суппорта. Для этого рукояткой 14 вращают винт, гайка которого скреплена с нижней частью суппорта.

Маховичок 16 служит для сообщения суппорту вручную продольной подачи по направляющим станины. Для более точного механического перемещения суппорта пользуются ходовым винтом (рис. 34). Винт 1 приводится во вращение от коробки подач. По нему перемещается разъемная гайка 2 и 8, установленная в фартуке суппорта и называемая маточной . При нарезании резьбы резцом обе половины гайки 2 и 8 сближают при помощи рукоятки 5; они захватывают нарезку винта 1 так, что при его вращении фартук, а вместе с.ним и суппорт, получают продольное перемещение.

Механизм для сдвигания и раздвигания половин разъемной гайки устроен следующим образом. На валике рукоятки 5 (рис. 34) закреплен диск 4 с двумя спиральными прорезями 6, в которые входят пальцы 7 нижней 8 и верхней 2 половин гайки. При повороте диска 4 прорези заставляют пальцы, а следовательно, и половины гайки сближаться или расходиться. Половины гайки скользят по направляющим 3 фартука, имеющим форму ласточкина хвоста.

При всех токарных работах, кроме нарезания резьбы резцом, продольная подача осуществляется при помощи жестко скрепленной со станиной зубчатой рейки и катящегося по ней зубчатого колеса, установленного в фартуке (см. рис. 36 а). Это колесо получает вращение либо вручную, либо от ходового вала.

На токарном станке нельзя включать механизм продольной подачи от ходового вала одновременно с замыканием маточной гайки на ходовом винте: это ведет к неизбежной поломке механизма фартука или коробки подачи.

Для предотвращения таких неправильных включений на станке имеется специальный механизм, называемый механизмом блокировки.

Контрольные вопросы 1. Назовите основные узлы и детали токарного станка.
2. Как устроена станина токарного станка и каково ее назначение?
3. Для чего служит передняя бабка токарного станка?
4. Из каких основных деталей и механизмов состоит передняя бабка?
5. Для чего служит коробка скоростей станка?
6 Как устроен шпиндель и каково его назначение?
7. Расскажите об устройстве подшипников шпинделя (рис. 25).
8. Расскажите об устройстве и назначении задней бабки у токарного станка.
9. Через какие механизмы передается движение от шпинделя к суппорту станка?
10. Как устроен трензель?
11. Для чего служит коробка подач?
12. Из каких основных частей состоит суппорт?
13. Какие механизмы содержатся в фартуке станка?
14. Как передается движение от ходового вала к суппорту станка?

Токарная обработка материалов заключается в обработке тел вращения режущим инструментом, движущимся вдоль оси вращения заготовки.

При поступательном движении резца, с поверхности заготовки снимается слой материала.
Исторически сложилось так, что обработка "круглых" деталей требовалась практически во всех отраслях народного хозяйства. Первые токарные станки были очень примитивные: заготовку вращали при помощи ножного привода, а режущий инструмент держали в руках с упором на подставку. На таких станках можно было обрабатывать только мягкие материалы, например, такие как дерево.

Токарный станок Петра I.

В конце 19 века, с появлением машин, стали использовать паровые, а затем и электрические двигатели для вращения обрабатываемых деталей. Важным достижением того времени явилось то, что были разработаны и внедрены держатели режущего инструмента. Инструмент закреплялся в специальной обойме, а обойму оператор мог перемещать как параллельно, так и перпендикулярно заготовке, вращая определённые ручки. Такие приспособления стали называться "суппорт токарного станка".

Токарный станок начала 20 века.

Современные токарные станки позволяют в автоматическом режиме перемещать режущий инструмент в заданных направлениях. К достоинствам современных токарных станков относится так же возможность нарезания резьбы практически любого профиля и заданной точности. Поэтому современные станки называются "Токарно-винторезные станки".

Устройство и основные узлы токарного станка.

Большинство токарных станков имеют практически одинаковую конструкцию и различаются только габаритами и расположением органов управления. На рисунке показан типовой токарный станок и его основные узлы.

Ось токарного станка - виртуальная ось, проходящая через ось вращения заготовки параллельно станине.
Передняя тумба и задняя тумба - литые чугунные тумбы, служащие подставками для узлов и механизмов станка. В настольных станках тумбы не используются.
Станина - основная часть, остов токарного станка. Станину, обычно, изготавливают цельнометаллической путём отливки из чугуна. Станина крепится к тумбам станка. Большой вес станины снижает вибрации от электропривода станка и вибрации, возникающие в процессе обработки деталей. В нижней части станины, внутри или сзади токарного станка устанавливается двигатель электропривода.
Электрический шкаф - шкаф, внутри которого расположены элементы электрической схемы станка, а на наружной панели включатели главного электродвигателя, компрессора для охлаждающих жидкостей, вольтметр и индикаторные лампочки.
Передняя бабка - заключает в себя набор шестерён, рычагов, валов и механизмов для изменения скорости вращения заготовки и скорости подачи режущего инструмента.
Гитара - составная часть передней бабки, в которой расположены сменные шестерни для настройки привода инструмента при нарезании резьбы (в современных станках смена шестерён не требуется).
Шпиндель - основной вал вращения заготовки. На шпинделе могут устанавливаться крепёжные приспособления, такие как патрон, центр, цанга и тому подобные.
Патрон - наиболее распространённое крепёжное приспособление для заготовок.
Суппорт - приспособление для крепления обрабатывающего инструмента и перемещения инструмента в заданных направлениях.
Фартук - передняя крышка суппорта.
Задняя бабка - приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах), или для крепления инструментов, таких например как метчик, плашка при нарезании резьбы и прочих приспособлений.

Передняя бабка

На фронтальной поверхности передней бабки расположены рычаги переключения скорости вращения шпинделя и скорости подачи режущего инструмента.

Шильдики - пояснительные таблички. На токарных станках, на шильдиках указаны зависимость скорости перемещения или вращения узлов станка от выбранных положений рукояток установки.
Рукоятки установки скорости шпинделя - в зависимости от положения этих рукояток изменяется скорость вращения шпинделя. Рукоятки можно перемещать только на остановленном станке.
Делительный рычаг - Рычаг переключения скорости вращения шпинделя. Рычаг имеет три положения. В крайнем левом положении шпиндель станка вращается с нормальной скоростью установленной рукоятками установки скорости шпинделя. В вертикальном (нейтральном) положении шпиндель не вращается. В крайнем правом положении шпиндель вращается со скоростью в 10 раз ниже заданной. Переключать этот рычаг можно только на остановленном станке.
Рукоятки установки скорости подачи - этими рукоятками устанавливается скорость перемещения режущего инструмента при обработке деталей, а так же перемещение режущего инструмента за один оборот шпинделя при нарезании резьбы. Рукоятки можно перемещать только на остановленном станке.
Шпиндель - стальная толстостенная труба. Шпиндель служит для передачи вращения от электропривода, через систему шестерён, к обрабатываемой детали. Входная часть шпинделя на поверхности имеет резьбу для установки крепёжных патронов, а входное отверстие имеет форму конуса для установки центров или других крепёжных приспособлений.
Следует заметить, что у разных моделей станков, число и положение рукояток настройки скорости вращения и перемещения могут отличаться от показанных на рисунке. Для конкретной модели токарного станка следует внимательно ознакомиться с обозначениями на шильдиках или прочитать инструкцию по эксплуатации станка.

Задняя бабка

Задняя бабка - приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах), или для крепления инструментов, таких например как метчик, плашка при нарезании резьбы; свёрл или сверлильного патрона при сверлении отверстий.

Суппорт

Суппорт токарного станка предназначен для закрепления и перемещения режущего инструмента.

Поворотный резцедержатель - приспособление для закрепления и смены режущего инструмента.
Ручка крепления резцедержателя - предназначена для смены режущего инструмента. Для смены инструмента ручку поворачивают против часовой стрелки (от себя), при этом затяжная головка ослабляет фиксацию резцедержателя и происходит его поворот. Для фиксации резцедержателя следует повернуть ручку крепления резцедержателя по часовой стрелке (на себя) до упора.
Верхние салазки - механизм перемещения резцедержателя в заданном направлении. Верхние салазки можно поворачивать (в параллельной плоскости) относительно оси станка на заданный угол. Об этом будет подробно рассказано в теме "Обработка конических поверхностей".
Рукоятка перемещения верхних салазок - вращение этой рукоятки перемещает верхние салазки в горизонтальной плоскости.
Поперечные салазки - предназначены для перемещения режущего инструмента в горизонтальной плоскости строго перпендикулярно оси станка.
Рукоятка перемещения поперечных салазок - вращение этой рукоятки по часовой стрелке приводит к перемещению поперечных салазок вперёд (к оси станка), а против часовой стрелки назад (от оси станка).
Продольные салазки - устройство перемещения режущего инструмента строго параллельно оси станка.
Колесо перемещения продольных салазок - вращение этого колеса против часовой стрелки приводит к горизонтальному перемещению режущего инструмента справа налево, а по часовой стрелке - слева направо.
Включатель винтовой подачи - используется только при нарезании резьбы резцом. Во всех остальных режимах обработки деталей этот включатель заблокирован.
Переключатель подач - многопозиционный рычаг для включения автоматического перемещения режущего инструмента в заданном направлении.

В положении 0 - (нейтраль) суппорт стоит на месте; в положениях 1 или 2 перемещаются поперечные салазки (вперёд или назад соответственно); в положении 3 или 4 перемещаются продольные салазки (влево или вправо соответственно).
Переключатели подач могут иметь и другую конструкцию, например, иметь два рычага. Один включает продольную, а другой поперечную подачи.

Приводные валы и механизмы

Для автоматического перемещения элементов суппорта, а так же для оперативного включения и выключения вращения шпинделя в токарном станке предусмотрено несколько приводных валов и соответствующих механизмов.
Механизмы включения - выключения различных приводов находятся в суппорте под фартуком.

Вал включения шпинделя - имеет на себе две ручки включения шпинделя. Одна ручка расположена слева от оператора станка, а вторая справа. Обе ручки жёстко закреплены на валу. При перемещении любой из этих ручек вверх происходит включение станка, и шпиндель начинает вращаться против часовой стрелки (рабочее, прямое вращение). В среднем положении ручек - станок выключен. При перемещении ручек вниз шпиндель начинает вращаться по часовой стрелке (обратное вращение).
Зубчатая рейка - составная часть механизма ручного перемещения суппорта в продольном направлении. При вращении колеса перемещения продольных салазок происходит зацепление зубчатого колеса связанного с осью вращения колеса и зубчатой рейкой, при этом происходит перемещение суппорта.
Вал подачи - Этот вал предназначен для автоматического перемещения режущего инструмента. Вал по всей рабочей длине имеет продольный паз, служащий для зацепления с механизмом перемещения. При работающем станке этот вал постоянно вращается. Ручкой переключения подач включается механизм выбранного перемещения.
Вал резьбовой (Винт) - предназначен для привода суппорта в продольном направлении при нарезании резьбы резцом. Вращение этого вала происходит только в режиме нарезания резьбы.

Лимбы

Лимб - это кольцо (или плоская шайба) с нанесёнными на его поверхности рисками, расположенными на равных расстояниях друг от друга. На определённом интервале, например через каждые 10 рисок, нанесены цифры, указывающие определённую величину градуировки лимба. Лимб может быть отградуирован в миллиметрах, градусах или других метрических величинах.

На рисунке показан лимб, расположенный на механизме перемещения поперечных салазок. Вращение лимба происходит совместно с вращением рукоятки перемещения инструмента. Каждая десятая риска на лимбе пронумерована 0, 1, 2 ..19. Всего лимб имеет 200 рисок. В данном случае при повороте рукоятки, например, на 10 делений (от 0 до 1) рабочий инструмент переместится на 1 миллиметр.
Разные станки имеют разную градуировку лимбов, поэтому следует справляться в инструкции по эксплуатации конкретного станка. Если нет возможности узнать эту информацию, то можно определить величину перемещения самостоятельно. Для этого следует проточить деталь и измерить полученный размер, затем снова проточить деталь, повернув рукоятку на десять делений и снова измерить размер, полученный после проточки. Разница между предыдущим и последним измерением как раз и будет величина перемещения инструмента при повороте на 10 делений.
Кольцо лимба можно поворачивать на оси механизма, удерживая рукоятку перемещения. Это бывает необходимо для установки точки отсчёта при обработке, обычно устанавливается значение 0.

Основные типы и характеристики токарных станков

Токарные станки имеют определённые характеристики, которые следует учитывать при изготовлении на них тех или иных деталей: Подробно о типах современных станков можно посмотреть на сайте "Станки для Вашего производства".

Статистика утверждает, что 60% всех металлических изделий, деталей и автономных приспособлений, неминуемо проходят стадию обработки на токарных станках. Самый простой токарный станок способен выполнять массу операций на наружных и внутренних поверхностях металлических заготовок, превращая их в готовую деталь с высокой степенью точность. С основами устройства токарных станков по металлу мы сегодня вкратце познакомимся.

Устройство токарного станка, 6 класс

Основы обработки металлов резанием при помощи механических станков, механическую обработку металлов, каждый изучал еще в школе, правда на минимальном уровне, но все же знаний хватало для того, чтобы производить элементарные операции на простейших токарно-винторезных станках. Устройство токарного станка по металлу - не география, технологические аспекты постоянно совершенствуются, год от года растут требования к станкам и возможности агрегатов.

Поэтому эти знания очень быстро устаревают. К примеру, токарно-револьверный станок с ЧПУ еще лет 20-30 назад был неизведанным механизмом, пришедшим из секретных лабораторий. Сегодня же практически каждый желающий может установит у себя дома любой токарно-винторезный станок самых разных размеров и самых разных конфигураций. Тем не менее, основные узлы и агрегаты остались неизменными, в чем мы сегодня убедимся.

Архитектура токарно-винторезного станка по металлу

Несмотря на то, что первые токарные станки, которые появились в конце 18 века, это были вполне самодостаточные устройства, которые позволяли и обрабатывать металлы на довольно высоком технологическом уровне, нарезать резьбу и выполнять более сложную работу. Первый из них появился в 1794 году и это уже было устройство, практически идентичное тем простым токарно-винторезным станкам, которыми мы пользуемся сегодня.

Основными узлами и элементами токарного станка металлу были и остаются:

Станина. Основа любого металлорежущего и деревообрабатывающего оборудования. От того, насколько прочная и насколько точно изготовлена станина, зависит качество детали и функциональность устройства. Станина токарного станка должна быть максимально тяжелой, чтобы предотвращать вибрации, смещения, искривления траектории движения режущего инструмента. Масса станины должна быть такой, чтобы поглотить любые вибрации, возникающие по ходу работы на устройстве, а ее конструкция - максимально жесткой, прочной и долговечной.
Шпиндельная бабка передняя. Основное предназначения шпиндельной бабки - фиксация и обеспечение вращения обрабатываемой детали. Тем не менее, многие станки сконструированы таким образом, что шпиндельная бабка может соединять в себе и коробку передач токарного станка, и устройство подачи обрабатывающей головки или суппорта. Как правило, передняя бабка выполнена в мощном корпусе, который жестко крепится к станине.
Задняя бабка. Это устройство обеспечивает крепление вращающейся детали соосно шпинделю и должно удерживать деталь в заданных координатах, а при необходимости осуществлять подачу дополнительного оборудования, в зависимости от модификации и типа станка.
Это один из самых главных узлов токарного станка, независимо от его предназначения и характеристик. Суппорт выполняет важнейшую функцию - он прочно удерживает и подает режущий инструмент в направлении обрабатываемой детали. Суппорт может быть полностью управляемый автоматикой, а может быть ручным. В зависимости от технического решения суппорта, функции токарного станка могут быть совершенно разными. Суппорт может подавать режущий инструмент в нескольких плоскостях сразу, что делает его незаменимым в изготовлении самых сложных деталей.

Вкратце, так выглядит архитектурная схема токарно-винторезного станка по металлу.

Характеристики токарного станка

Функциональность металлорежущего оборудования практически ничем не ограничена. При необходимости можно купить и токарно-фрезерный станок, и токарно-револьверный с устройством копировальным и программным управлением. Все зависит от потребности а конкретных деталях и и классе их точности.

Как правило, для домашнего использования покупают или собирают своими руками несложные токарные станки, позволяющие выполнять простейшие, но необходимые операции - проточку валов, изготовление шкивов и конусов, изготовление фасонных деталей, и элементарные фрезеровочные работы. Каждый станок подбирается максимально под потребности, тогда он будет работать в оптимальном нагрузочном режиме и прослужит долго и надежно.