3.1.1. Токарно-винторезные станки

В группе токарных станков наиболее универсальными являются токарно-винторезные станки. Они предназначены для выполнения различных токарных работ и нарезания одно и многозаходных наружных, внутренних и торцовых резьб: метрических, дюймовых, модульных, питчевых и специальных.

Р ис. 3.2. Токарно-винторезный станок

Токарно-винторезный станок модели 16К20. На станине 1 станка (рис. 3.2) слева размещена передняя бабка 3 и коробка подач 2, на направляющих

станины 9 – каретка 6 с фартуком 7 и поперечным суппортом 4, несущим поворотный резцедержатель, справа – задняя бабка 5. В передней бабке разме-

щена коробка скоростей со шпинделем, а на ее панели – органы управления. Продольная и поперечная подача каретки и суппорта осуществляется от механизмов, расположенных в фартуке и получающих движение от ходового вала 10 при точении или ходового винта 8 при нарезании резьбы. В нижней части станина снабжена корытом для сбора стружки и охлаждающей жидкости. В правой тумбе станины расположен электродвигатель ускоренного хода. Станок выпускается с расстоянием между центрами 710, 1000, 1400, 2000 мм.

Р ис. 3.4. Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20

Техническая характеристика. Наибольший диаметр заготовки, устанавливаемой над станиной 400 мм, над суппортом 200 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки соответствует расстоянию между центрами; наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего через отверстие шпинделя, 50 мм; пределы частот вращения шпинделя 12,5 – 1600 мин^-1; число частот вращения шпинделя 22; пределы подач: продольных 0,05 – 2,8 мм/об, поперечных 0,025 – 1,4 мм/об; шаг нарезаемой резьбы: метрической 0,5 – 112 мм, дюймовой 56 – 0,5 нитки на 1″, модульной (0,5 - 112) π мм, питчевой 56 – 05 питч.

Кинематическая структура станка (рис.3.3) включает ряд частных структурных схем. Наиболее часто используемыми являются следующие структуры: токарная для продольного точения; токарная для поперечного точения; винторезная для нарезания резьбы.

Структура для продольного точения состоит из двух простых групп формообразования Ф_v(В₁) и Ф_s1(П₂) и вспомогательной группы Вс(П₃) продольного позиционирования каретки.

Группа Ф_v(В₁) воспроизводит окружность, являющуюся образующей обрабатываемой поверхности. Ее внутренняя связь – элементарная вращательная пара:

подшипниковые опоры передней бабки → шпиндель (В₁).

Внешняя связь - кинематическая цепь, соединяющая электродвигатель М со шпинделем, являющимся звеном соединения связей:

М → 148/268 - М₁ - [51/39 или 56/34] → [21/55 или 29/47 или 38/38]→

R↕ ↑

М₁ - 50/24 → 36/38 →

→[15/60 или 45/45]→ 18/72 → 30/60 → шпиндель (В₁).

↓ ↑

[60/48 или 30/60]---------------------- →

Группа настраивается: на скорость – развитой коробкой скоростей i_v, на направление – реверсом R, управляемым фрикционной муфтой М₁.

Коробка скоростей i_v выполнена по схеме со сложенным приводом, состоящим из двух одинаковых множительных структур. Шпиндель получает 24 частоты вращения, из которых значения 500 и 630 мин^-1 повторяются дважды. Поэтому диапазон регулирования привода состоит из 22 значений частот вращения. Обе множительные структуры включают два общих блока зубчатых колес: двухколесный блок Б1 и трехколесный блок Б2, расположенные соответственно на 1 и 111 валах. Двухколесный блок Б3 (перебор) входит в множительную структуру, обеспечивающую тихоходную часть диапазона частот вращения, а двухколесный блок Б4, расположенный на шпинделе, - быстроходную часть диапазона. Посредством блока Б4 осуществляется также переключение с тихоходной части диапазона частот вращения на быстроходную и наоборот.

Составим УКЦ для минимальной и максимальной частот вращения шпинделя

n₁ = 1460 ∙ 148/268 ∙ 0,985 ∙ 51/39 ∙ 21/55 ∙ 15/60 ∙ 18/72 ∙ 30/60 = 12,5 мин^-1;

n₂₂ = 1460 ∙ 148/268 ∙ 0,985 ∙ 56/34 ∙ 38/38 ∙ 60/48 = 1600 мин^-1.

Обратное (левое) вращение на всем диапазоне частот вращения увеличивается в 50/21 ∙ 36/38 = 2,25 раз. Тогда, n₁ = 28 мин^-1, n₂₂ = 3600 мин^-1.

Группа Ф_s1(П₂) воспроизводит прямую, параллельную оси центров станка, являющуюся направляющей обрабатываемой поверхности. Ее внутренняя связь – поступательная пара:

направляющие станины → каретка (П₂).

Внешняя связь – кинематическая цепь, соединяющая электродвигатель М с кареткой, являющейся звеном соединения связей:

М → 148/268 → (i_v → 60/60) или (i_зуш → 45/45) → 30/45 → (i = а/b ∙ c/d) →

↕R ↑

30/25 ∙ 25/45

→ вал Х11 (муфта М₂ выключена, муфты М₃ и М₄ включены) → 28/28 → →[28/35 или 28/28 или 30/25 или42/30] → [18/45 или 28/35] → [15/48 или 35/28] → 23/40 → 24/39 → 28/35 → вал Х1Х → i_ф → тяговый вал,

(t_ТВ = π∙ 3∙10) → каретка (П₂),

где i_зуш - звена увеличения шага, в качестве которого используется перебор коробки i_v в обратном направлении и имеет три значения:

i_зуш1 = 60/30 ∙ 45/45 = 2,

i_зуш2 = 60/30 ∙ 72/18 ∙ 45/45 ∙ 45/45 = 8,

i_зуш3 = 60/30 ∙ 72/18 ∙ 60/15 ∙ 45/45 = 32.

Гитара i используется как две одиночных передачи с передаточным отношением 60/86 ∙ 86/64.

Фартук состоит из одиночных передач. Поэтому,

i_ф = 30/32 → 32/32 → 32/30 (муфта М₇ включена) → 4/21 → 36/41 →

→ (включена муфта М₈ или муфта М₉) → 17/66.

Группа настраивается: на скорость – звеном увеличения шага i_зуш , блоками Б₇, Б₈, Б₉; на направление – муфтами М₈ и М₉ , расположенными в фартуке; на путь и исходное положение – лимбом (упорами). При ручном управлении при выключенных муфтах М₈ и М₉ каретка перемещается посредством вращения маховика, на котором установлено зубчатое колесо тягового вала.

Напишем РП и УКЦ для минимальной и максимальной продольной подачи. Расчетная цепь не совпадает с внешней связью группы, а назначается в соответствие с принятой формой задания подачи как цепь, соединяющая шпиндель с кареткой.

РП: