§4.Общий вид и кинематическая схема токарно-винторезного станка

Общий вид современного токарно-винторезного станка показан на рис. 18, а его кинематическая схема— на рис. 18а.

На станине I, установленной на двух тумбах, смонтированы передняя бабка II, суппорт III с фартуком IV и резцедержателем V, задняя бабка VII с центром VI, коробка подач VIII, ходовой валик IX и ходовой винт X. На левом конце станины болтами прикрепляется передняя бабка. По направляющим станины перемещаются суппорт и задняя бабка.

Передняя бабка II служит для закрепления обрабатываемой заготовки с помощью кулачкового патрона или же переднего и заднего центров и сообщения заготовке вращательного движения с необходимой скоростью. Шпиндель станка делается пустотелым и расположен в подшипниках.

Вращение заготовки, закрепленной в кулачках патрона или в центрах, передается от индивидуального электродвигателя (п = 1450 об/мин). Через шкив, закрепленный на роторе мотора, ременной передачей движение передается на приводной вал станка, а от него зубчатые колеса механизма скоростей вращают шпиндель и заготовку.

Механизм главного движения (рис. 18а) от электродвигателя и зубчатые передачи, размещенные в передней бабке, обеспечивает получение 23 различных оборотов шпинделя в минуту.

Коробка подач (рис. 18а) станка служит для монтажа в ней механизма подач, передающего движение ходовому валу и ходовому винту.

Суппорт с фартуком и резцедержателем служит для установки и закрепления резца в рабочем положении и сообщения ему продольной или поперечной подач.

Механизм фартука (рис. 18а) преобразует вращательное движение ходового вала XVI или ходового винта XV в поступательное движение суппорта.

Задняя бабка служит для поддержания центром обрабатываемой заготовки. При обработке отверстий ею пользуются для закрепления сверл, зенкеров, разверток и пр. Корпус 4 задней бабки устанавливается на плите (основании) 2, а плита— на направляющих станины I. Для обтачивания конусов корпус задней бабки сдвигают винтом 12 относительно плиты 2 в поперечном направлении по направляющей 3.

§5.Работы, выполняемые на токарно-винторезных станках, и применяемые при этом приспособления

Перед работой станок подвергается наладке и настройке.

Наладкой станка называют подготовительные работы, заключающиеся в установке и проверке зажимных приспособлений, инструментов и заготовок. В зависимости от формы и размера заготовок применяют разные способы их закрепления.

Обычно при отношении длины заготовки к ее диаметру L/D < 4 применяют крепление заготовок в кулачковом патроне; при 4 < L/D < 10 заготовку закрепляют в центрах и при L/D > 10 применяют для крепления заготовок, кроме центров, люнеты. Тяжелые заготовки иногда одним концом закрепляют в кулачковом патроне, а другой конец поддерживают центром, что обеспечивает наиболее жесткое крепление.

Настройкой станка называют получение на нем необходимых режимов обработки (t, S, V, охлаждения и др.).

В большинстве случаев для современных станков настройка станка сводится к установке по таблице на станке в нужное положение рукояток, обеспечивающих получение заданного числа оборотов шпинделя и подачи резца.

Обработка в центрах должна выполняться при правильной зацентровке заготовки.

На зацентрованную заготовку 1 (рис. 20) надевают хомутик 2 и закрепляют его винтом 4, после чего заготовку устанавливают на центры без люфта. Вращение от шпинделя станка хомутику 2 и заготовке 1 передается через навинченный на резьбовую часть шпинделя поводковый патрон 3. Типы центровых отверстий показаны на рис. 22. Передний центр, установленный в коническом отверстии шпинделя, вращается вместе с заготовкой. Задний центр (рис. 23, а) установлен неподвижно в пиноли задней бабки, и заготовка в процессе ее обработки трется центровым углублением по конусу центра, изнашивая его.

С целью уменьшения износа заднего центра центровое углубление заготовки смазывают тавотом, а на рабочем конце заднего центра наплавляют твердый сплав. При работе с большими числами оборотов пользуются вращающимся задним центром (рис. 23, б).

Кроме простого и вращающегося центров, применяют срезанный (рис. 23, б) центр, полуцентр при подрезке торца, центр с шариковым наконечником (рис. 23, г) при обтачивании конической поверхности в центрах способом смещения задней бабки и обратный центр (рис. 23, б) при обтачивании заготовок малого диаметра (до 5 мм), у которых концы делают коническими для установки в обратных центрах.

При обтачивании в центрах гладких валов вначале подрезают один торец и обтачивают конец вала на достаточную длину для установки хомутика. Затем вал перевертывают, подрезают второй торец и обтачивают цилиндрическую поверхность.

Подрезание торцов в центрах выполняют с поперечной подачей специальными подрезными резцами при установке обрабатываемой заготовки в «срезанном» центре (рис. 24, а) или же при зацентровке заготовки с двойным конусом и при ее креплении в простом центре (рис. 22, б и 24, б).

Галтель (закругление между двумя цилиндрическими поверхностями) можно вытачивать при обточке цилиндрической поверхности прямым проходным резцом, имеющим необходимое закругление режущего лезвия; иногда галтель вытачивают специальным резцом (рис. 24, в).

Канавки вытачивают резцом соответствующей формы с поперечной подачей. Широкие канавки вытачивают теми же резцами сначала с поперечной, а затем с продольной подачей.

Обработка в центрах и люнете выполняется с целью избежания ошибок обработки. В процессе обработки на центрах заготовка под действием радиальной составляющей силы P_y изгибается. При большой длине заготовки после обтачивания диаметр в середине получается больше, чем по краям. Для устранения (или уменьшения) величины прогиба и применяют установку заготовок в центре и подвижном или неподвижном люнетах.

Неподвижный люнет (рис. 25, а) устанавливается на направляющих 4 станины и крепится к ней при помощи болта 3. Опорой заготовке 2 в люнете служат кулачки 1 или ролики, регулируемые винтами.

Подвижной люнет (рис. 25, б) перемещается вместе с суппортом 4 и крепится к нему с обратной стороны обрабатываемой заготовки 3. Два кулачка 2 люнета подводятся вплотную к обрабатываемой заготовке винтами 1 и препятствуют прогибу заготовки.

Обработка в кулачковых патронах применяется для заготовок с отверстиями и большими торцовыми поверхностями (маховики, шкивы, втулки и т. д.).

Простые четырехкулачковые патроны (рис. 21, а) имеют независимое перемещение каждого кулачка 4 от отдельного винта 5. Такое перемещение кулачков позволяет устанавливать и закреплять как цилиндрические, так и нецилиндрические заготовки с необходимой точностью.

Самоцентрирующие трехкулачковые патроны (рис. 21, б) приводятся в действие от малого конического колеса 2, вращающего большое коническое колесо 3, с обратной стороны которого имеется торцовая резьба (спираль Архимеда) 4. В пазах патрона перемещаются одновременно три кулачка 1.

Движение кулачков 1 в радиальном направлении корпуса патрона позволяет установить и закрепить точно по оси шпинделя заготовку с цилиндрической наружной или внутренней поверхностью.

Обработка на оправках применяется в случаях, требующих получения наружной поверхности концентрично относительно отверстия.

Обработку при комбинированном закреплении применяют для сравнительно тяжелых заготовок. Один конец заготовки закрепляют в кулачковом патроне, а в отверстие второго конца вставляют грибок, поддерживаемый центром (рис. 26, а), и протачивают наружную поверхность почти до кулачков патрона. После этого обрабатываемую заготовку перевертывают, устанавливают ее в кулачки патрона и неподвижный люнет (рис. 26, б), затем обтачивают поверху, подрезают торец и растачивают отверстие.

Сверление, зенкерование и развертывание на товарном станке выполняют вручную путем подачи пиноли задней бабки вместе со вставленным в нее инструментом. Иногда осуществляют механическую подачу сверла, зенкера или развертки суппортом.

Обработка конических поверхностей производится следующими способами:

1. Поворотом верхней каретки суппорта (рис. 27, а) и ручной подачей верхних салазок. Этим способом можно обрабатывать как наружные, так и внутренние конические поверхности небольшой длины, но с любым углом конусности.

2. Смещением задней бабки на величину Н так, чтобы образующая обрабатываемого конуса была расположена параллельно направлению продольной подачи резца (рис. 27, б).

При длине конусной части l и длине всей детали L величина необходимого смещения:

Для малых углов .

Тогда можно принять мм.

3. При помощи копировальной конусной линейки (рис. 27, в) обрабатывают наружные и внутренние конусы с углом конусности не более 10^O...12^O.

К станине станка прикрепляется кронштейн 6, на котором устанавливается конусная линейка 5. Линейку повертывают относительно оси 4 под углом конусности α обрабатываемой заготовки. По пазу линейки скользит ползун 3, соединенный с поперечными суппортом 1, зажимом 2. Гайку винта поперечной подачи отсоединяют от суппорта (или вывертывают винт).

При включении продольного суппорта ползун 3 перемещается по пазу конусной линейки и перемещает поперечные салазки, а вместе с ними и резец по обрабатываемой заготовке. Резец при этом обрабатывает на заготовке конус под углом α.

4. При помощи широких (фасонных) резцов (рис. 27, г). В этом случае режущая кромка резца должна быть несколько длиннее образующей обтачиваемого конуса.

Подача резца может быть продольной и поперечной. Данный способ можно применять для обработки лишь коротких конусов с длиной образующей не более 20—25 мм.

Обработка эксцентриковых поверхностей. На рис. 28, а показан способ обработки эксцентрикового вала. На каждом торце делают два центровых отверстия по оси эксцентрика и по оси обеих цапф. Установив валик на центровые отверстия I—I, обрабатывают поверхность эксцентрика. 2, после чего валик переставляют на отверстия II—II и обрабатывают поверхность цапф 1. При обработке в патроне эксцентричные поверхности детали можно получить при помощи подкладки под один из кулачков патрона, в результате чего центр окружности из точки О переместится в точку N (рис. 28, б).

В серийном и массовом производстве наряду со специальными оправками (рис. 28, в) для обработки эксцентриков применяют специальные патроны, дающие возможность изменять положение оси эксцентрика.

Обработка фасонных поверхностей. Короткие поверхности фасонного профиля (длиной не более 20—25 мм) обрабатывают фасонными резцами с поперечной подачей. Длинные фасонные профили обрабатывают при помощи фасонного копира, установленного с задней стороны станины так же, как конусная линейка.

На токарных станках применяют специальные копировальные устройства для обработки фасонных поверхностей.

Нарезание резьбы. Резьбовой резец должен быть заточен точно в соответствии с заданным профилем нарезаемой резьбы. Установка его производится по специальному шаблону.

Передний угол резца должен быть равен нулю, а передняя поверхность его устанавливается в плоскости, проходящей через ось детали. Биссектриса угла профиля резца должна быть перпендикулярна оси нарезаемого винта.

Всякое отступление от этих требований приводит к искажению профиля резьбы. Точность шага резьбы зависит в основном от шага ходового винта.

Четная и нечетная резьба. Резьба называется четной, если частное К от деления шага ходового винта t_x на шаг нарезаемой резьбы S_p, т. е. К = t_x/S_p, равно целому числу. Во всех других случаях резьба называется нечетной.

При нарезании четной резьбы можно выключать раздвижную (маточную) гайку в суппорте после каждого прохода и быстро возвращать суппорт с резцом в исходное положение вручную, не останавливая станка. При новом включении раздвижной гайки резец автоматически попадает в нитку (т. е. во впадину нарезаемой резьбы).

При нарезании нечетной резьбы надо после каждого прохода отводить резец от обрабатываемой детали и для возвращения в исходное положение включать обратный ход суппорта; выключать раздвижную гайку нельзя. Таким образом обеспечивается точное попадание резца во впадину резьбы при последующем проходе.

Нарезание внутренних резьб производится теми же методами, как и нарезание наружных резьб. При небольших диаметрах внутренней резьбы и при ее нарезании в глубоких отверстиях приходится применять резцы недостаточно жесткие, вследствие чего для окончательной отделки резьбы назначают большое число проходов.

При настройке токарно-винторезного станка для нарезания резьбы необходимо подсчитать и установить на гитару сменные зубчатые колеса, необходимые для данной резьбы с шагом S_р.

Для метрической резьбы шаг S_р задается в мм, для дюймовой резьбы числом ниток n на 1", т.е. шаг будет S_p = 1"/n, и для модульной резьбы шаг S_р = тπ.