Министерство образования и науки Российской Федерации

Зеленодольский институт машиностроения и информационных технологий

(филиал)

Казанский Государственный Технический Университет им А.Н. Туполева

Кафедра машиностроения и информационных технологий

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ, КИНЕМАТИКИ

И НАСТРОЙКИ УНИВЕРСАЛЬНОГО ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА модели 16К20

Методические указания

к лабораторным занятиям по дисциплине

“Металлорежущие станки, часть 1»

Зеленодольск 2010

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИ, КИНЕМАТИКИ И НАСТРОЙКИ

УНИВЕРСАЛЬНОГО ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА

МОДЕЛИ 16К20

Основные узлы

Токарно-винторезные станки имеют практически однотипную компоновку, примером которой может служить станок 16К20 (рис. 1). Основными его узлами являются станина, передняя (шпиндельная) бабка, в которой размещается коробка скоростей, коробка подач, суппорт с резцедержателем и фарту­ком, задняя бабка

.

1

Станина служит для монтажа всех основных узлов станка и является его основанием. Наиболее ответственной частью ста­нины являются направляющие, по которым перемещаются ка­ретка суппорта и задняя бабка.

П

2

ередняя бабка закреплена на левом конце станины. В ней находится коробка скоростей станка, выходным валом которой является шпиндель, вращающийся в подшипниках качения или скольжения. В корпусе передней бабки размещен также механизм коробки подач. Развертка коробки скоростей станка 16К20 показана на рис. 2.

Задняя бабка служит для поддержания обрабатываемой детали в центрах, а также закрепления инструментов при обработке от­верстий (сверл, зенкеров, развер­ток) и нарезания резьбы (метчи­ков, плашек).

3333

3

Относительно направляющей плиты корпус бабки может пере­мещаться в поперечном направ­лении с помощью винта. Задняя бабка станка 16К20 (рис. 3) име­ет пневматическое устройство, облегчающее перемещение ее по направляющим станины и предот­вращающее износ направляющих. В это устройство входят воз­душный трубопровод, подключенный к цеховой магистрали сжа­того воздуха; фильтр (влагоотделитель) 5, в котором осаждается имеющаяся в воздухе влага; маслораспылитель 4, в котором воз­дух захватывает мелкие частицы масла, служащие для смазки клапана 3; трехходовой клапан 3 для впуска сжатого воздуха в специальную камеру на подошве основания задней бабки с целью создания «воздушной подушки». Подача воздуха включается при нажиме кулачка, укрепленного на рукоятке /, на толкатель 2, клапана 3.

Коробка подач (рис. 4) служит для передачи вращения от шпинделя или от отдельного привода ходовому валу 4 или ходо­вому винту 3, а также для изменения их частоты вращения с целью получения необходимых подач или определенного шага при наре­зании резьбы. Это достигается изменением передаточного отно­шения коробки подач. Коробка подач связана со шпинделем станка гитарой со сменными зубчатыми колесами. Муфты 1 и 2 служат для передачи на прямую вращения ходовому винту и ходовому валу

4

.

Фартук предназначен для преобразования вращательного дви­жения ходового вала и ходового винта в прямолинейное поступа­тельное движение суппорта.

Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи. Суппорт (рис. 5, а) состоит из каретки (нижних салазок) 1, которая перемещается по направ­ляющим станины; поперечных салазок 2, скользящих по направ­ляющим каретки 1 в поперечном к оси заготовки направлении; поворотной части 5 с направляющими, по которым перемещается резцовая каретка (верхняя каретка) 4, Поворотную часть суппорта можно устанавливать под углом к линии центра станка. У суп­порта имеется задний резцедержатель 3, который устанавливают на поперечных салазках и используют для прорезания канавок.

5

Р

5

езцедержатель станка 16К20 (рис. 5,б) можно фиксировать и надежно закреплять с помощью конусного сопряжения с опорой. Фиксация в основных четырех положениях осуществляется под­пружиненным шариком, расположенным в резцедержателе и за­скакивающим в гнезда конусного основания. При повороте резце­держателя рукояткой 1 вначале колпак 2 сходит по резьбе с цен­трального винта 3 опоры, затем подпружиненные фрикционные колодки, связанные со штифтами, прижимаются к расточке кол­пака и таким образом передают вращение на резцедержатель.

При зажиме вначале поворачивается колпак вместе с резцедер­жателем, а после фиксации резцедержателя колпак, преодоле­вая трение колодок, навинчивается на винт окончательно, на­дежно закрепляя резцедержатель.

Держатель центрового инструмента. У станка 16К20 имеется держатель центрового инструмента (рис. 6). Под центровым инструментом понимается режущий инструмент для обра­ботки отверстий, ось которых совпадает с осью шпинделя, напри­мер сверла, зенкера, развертки и т. п.).

Э

66

6

тот инструмент приме­няют при обработке отверстий с ручной и механической подачами каретки суппорта. Держатель устанавливают в ту позицию резцедержателя, которая имеет соответствующую маркировку, обозначающую сверло. В цилиндрическое отверстие держателя вставляют втулку 2 с коническим отверстием для инструмента и стопорят винтом 3. Совмещение осей режущего инструмента и шпинделя осуществляется перемещением поперечных салазок суппорта до совпадения визира с риской на каретке, обозна­ченной символом, идентичным нанесенному на резцедержа­теле.

Резцовая оправка для обработки деталей над выемкой в станине (рис. 7). Оправку применяют на станке 16К20Г при обработке деталей диаметром до 600 мм и длине 295 мм от торца фланца шпинделя для предотвращения свисания каретки с направляю­щих станины. Оправку 1 устанавливают в держателе 2, а резец 3 крепят винтами 4. Обработку с использованием оправки следует проводить на минимальных режимах

7

8

.

Токарно-винторезный станок 16к20

Станок предназначен для выполнения разнообразных токар­ных работ; нарезания правой и левой метрической, дюймовой, модульной и питчевой одно- и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом; нарезания торцовой резьбы и т. д.

Станок I6K20 это базовая модель, изготовляемая с расстоя­нием между центрами 710, 1000, 1400 и 2000 мм. На ее основе разработаны модификации: станок 16К20Г с выемкой в станине; I6K25 облегченного типа для обработки деталей диаметром 500 мм над направляющими станины; 16К20П повышенного класса точ­ности; 16К20ФЗ с программным управлением и различные специализированные станки, налаженные на обработку конкретных деталей по чертежам заказчиков.

Станок 16К20 имеет широкие технологические возможности, на нем можно обрабатывать детали как из незакаленной, так и закаленной стали, а также труднообрабатываемых материалов.

При использовании литого основания, образующего со ста­ниной рамную конструкцию, возросла жесткость упругой системы станка, что позволило увеличить виброустойчивость станка и точность обработки. В качестве шпиндельных опор применены под­шипники особо высокой точности, поэтому жесткость шпиндель­ного узла увеличилась по сравнению со станком 1К62 примерно на 30%, а общая жесткость конструкции в 1,5 раза. Это снизило дробление при наиболее распространенных режимах резания и позволило вести обработку с большими силами резания, полностью используя мощность привода.

Для увеличения надежности и долговечности работы станка применена централизованная система обильной смазки шпиндельной бабки и коробки подач, причем масло, поступающее в систему, подвергается двойной очистке, а также устройства для централизованной смазки направляющих станины и суппорта.

Задняя бабка станка установлена на аэростатической опоре, что значительно снизило давление при ее перемещении и износ направляющих станины. Изменена конструкция направляющих: форма передней призматической направляющей станины выбрана с углами, обеспечивающими равномерное распределение износа по граням направляющих; при этом срок службы направляющих увеличился на 40%. Верхние и нижние направляющие станины закалены, они так же, как ходовой винт и вал, надежно защищены от попадания мелкой стружки и пыли.

Применение перечисленных выше конструктивных и технологических усовершенствований, а также использование для изготовления основных деталей материалов с повышенной износостойкостью привело к увеличению расчетного срока службы станка 16К20 до первого капитального ремонта до 10 лет.

Характеристика станка.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной 400 мм; наибольший диаметр обрабаты­ваемой заготовки над суппортом 220 мм; наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего через отверстие шпинделя, 50 мм. Количество скоростей шпинделя 22; пределы частот вращения шпинделя 12,5-1600 об/мин; предельные продольные подачи 0,05-2,8 мм/об, поперечные 0,025—1,4 мм/об. Шаг нарезной резьбы: метрической 0,5-112 мм; дюймовой 56—0,5 нитки на 1"; модульной 0,5—112 мм; питчевой 56-95 питча.

Мощность электродвигателя 10 кВт, частота вращения его вала 1460 об/мин. Габаритные размеры (2505— 3795) х 1190 х 1500 мм.

Движения в станке.

Главное движение — вращение шпинделя с заготовкой; движения подач — перемещения каретки в про­дольном и салазок в поперечном направлениях; вспомогательные движения — быстрые перемещения каретки в продольном и салазок в поперечном направлениях от отдельного привода.

Кинематика станка

Привод главного дви­жения.

Вращение шпинделю (рис. 8). передается от электродвигателя (N = 10 кВт; п= 1460 1/мин) через клиноременную передачу и коробку скоростей. Муфта M₁ служит для включения, выклю­чения и изменения направления вращения шпинделя. Движение от электродвигателя на шпиндель может передаваться по двум кинематическим цепям:

а) по короткой цепи (без перебора), что дает 12 высших сту­пеней частот вращения шпинделя:

б) по длинной цепи (с перебором), что дает еще 12 частот вращения:

Таким образом, шпиндель станка - получает всего 24 значения частот вращения. Практически шпиндель имеет только 22 частоты вращения, так как значения п = 500 об/мин и п = 630 об/мин повторяются дважды. Регулируемые звенья станков настраивают на основе уравнения кинематического баланса, выражающего математическую связь между движением начального и конечного звеньев рассматривае­мой кинематической цепи. Так, уравнение кинематического ба­ланса привода главного движения станка имеет следующий вид

8

где

и — частоты вращения соответственно шпинделя и электродвигателя, 1/мин;

— передаточное отношение всех постоянных передач данной кинематической цепи;

— пере­даточное отношение коробки скоростей;

— коэффициент проскальзывания ременной передачи.

Станок должен быть настроен на заранее подобранную по ре­жимам резания частоту вращения. Максимальная частота вра­щения шпинделя (при работе без перебора)

минимальная (при работе с перебором)