Екзаменаційний білет № 4
Конструкція станин, основних вузлів і механізмів передньої бабки токарного верстата.
Станина — основна частина верстата, на якій монтують його вузли, механізми та деталі. Станини бувають горизонтальні, вертикальні та похилі. У токарно-гвинторізних верстатах застосовують горизонтальні станини. Основною вимогою, що ставиться до станин, є тривале забезпечення правильного взаємного положення та пересування вузлів, змонтованих на ній, при всіх передбачених режимах роботи верстата в нормальних експлуатаційних умовах. Базою станини є її напрямні, на які установлюють як рухомі (каретка, задня бабка), так і нерухомі (передня бабка) вузли. Станина має відповідати необхідним вимогам за міцністю, жорсткістю, вібростійкістю, а також забезпечувати зручність для відведення стружки та ЗОР.
Литі станини виготовляють із сірого чавуна СЧ20, СЧ30, СЧ35, СЧ40, модифікованого, сорбітно-перлитного чавуна, що піддається загартуванню ТВЧ, а зварні станини — зі сталі Ст3 або Ст5. Зварні станини легші за литі, але поступаються їм за параметрами жорсткості та вібростійкості. Для забезпечення точності роботи всіх вузлів верстата необхідне зберігання незмінності форми станини. Для цього станину піддають термічному обробленню — старінню, в результаті якої відбувається зняття внутрішньої напруги.
Найвідповідальнішою частиною станини є напрямні (рис. 1), які забезпечують задану траєкторію руху робочих органів, що несуть інструмент, відносно інших вузлів верстата.
Рис. 1. Напрямні токарно-гвинторізного верстата (вид з торця)
Напрямні сприймають сили, що діють при різанні. Вони повинні мати високу зносостійкість, необхідну жорсткість та невелику силу тертя, щоб забезпечити точність пересування та стабільність положення вузлів. Нині крім напрямних ковзання використовують напрямні кочення, аеро- та гідродинамічні напрямні, що дозволяють значно зменшити сили тертя.
Найпоширенішим матеріалом для напрямних ковзання, що виконуються як одне ціле зі станиною та рухомим вузлом, є сірий чавун. Зносостійкість напрямних підвищують поверхневим загартуванням до твердості HRC 40—55. Сталеві напрямні виконують накладними, зазвичай загартованими до твердості HRC 52—62. Використовують також накладні напрямні з синтетичних матеріалів (текстоліту, нейлону, різних полімерів).
Передня, або шпиндельна, бабка служить для ступінчастого вимірювання частоти обертання шпинделя (з оброблюваною заготовкою) при постійній частоті обертання приводу головного руху (електродвигуна). Частоту обертання вимірюють за допомогою різних зубчастих пар або електромагнітних муфт, що з’єднують вали. Коробка швидкостей має забезпечувати розрахункові ряди частот обертання шпинделя, регламентованих стандартом. До недоліків коробок швидкостей, зокрема, належить неможливість безступінчастого регулювання частоти обертання шпинделя, виникнення вібрацій і шуму на деяких частотах (рис. 2.).
Рис. 2. Передня, або шпиндельна, бабка токарно-гвинторізального верстата
У залежності від кінематики коробки швидкостей виконуються із зубчастими колесами, з пересувними зубчастими колесами, з кулачковими муфтами, з фрикційними муфтами.
При створенні токарних верстатів зазвичай використовують різні способи перемикання передач що, забезпечує найоптимальніші умови компонування коробок швидкостей та їх обслуговування (рис. 3).
Рис. 3. Коробка швидкостей токарно-гвинторізального верстата (вид зверху)
Розглянемо пристрій і роботу токарно-гвинторізного верстата моделі 16К20. Цей верстат призначений для виконання різноманітних токарних робіт (обточування й розточування циліндричних і конічних поверхонь, свердління, зенкерування, розгортання), а також для нарізування метричної, дюймової, модульної та пітчевої різьб.
Механізм коробки швидкостей дозволяє нарізувати різьби різцем з кроком, збільшеним у 2,8 і 3,2 рази; праві й ліві різьби; багатозахідні різьби з кількістю заходів 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60 при роботі з переборами 1:2; 1:8; 1:32.
Коробки подач призначені для надання обертання ходовому валику й ходовому гвинту токарного верстата. Ходовий валик використовують для автоматичної поздовжньої та поперечної подачі супортів верстата. За допомогою ходового гвинта здійснюють нарізування різьб різцями.
Коробки подач бувають: із зубчастими передачами, що служать для настроювання подач; зі змінними колесами при постійній відстані між осями валів; з пересувними колесами та блоками коліс; з вбудованими ступінчастими конусами (наборами) коліс і витяжними шпонками; з накидним колесом; з гітарами змінних коліс; з механізмами типу меандр.
Коробки подач з вбудованими конусами коліс і витяжними шпонками (рис. 4, а) компактні, дають можливість розташувати в одній групі до 10 передач, у тому числі з косозубими колесами. Коробки подач з витяжними шпонками застосовують у невеликих за розмірами верстатах.
Рис. 4. Схеми коробки подач:а — із зустрічними конусами коліс і витяжними шпонками; б — з накидним колесом; в — типу меандр
Коробки з накидним колесом (рис. 4, б) широко застосовують у коробках подач верстатів високої точності. Недоліки таких коробок — низька жорсткість і точність сполучення увімкнутих коліс, можливість засмічення передач при наявності вирізу в корпусі коробки.
Механізми типу меандр (рис.4, в) складаються з кількох однакових блоків по два зубчастих колеса й пересувної каретки з накидним колесом на третьому валу. Перевага такого механізму — великий діапазон регулювання; недолік — обертання всіх блоків коліс, у тому числі й коліс, що не беруть участі в передачі руху.
Коробку подач верстата мод. 16К20 виконано як самостійний вузол і розташовано зліва на передній стінці станини (під шпиндельною бабкою). Рух від шпиндельної бабки через змінні колеса коробки передач передається механізму коробки подач.
Механізм коробки подач дає можливість нарізувати всі види різьб і забезпечує подачі для оброблення деталей методами звичайного, швидкісного та силового точіння. Механізм коробки подач дозволяє отримати 24 поздовжні та 24 поперечні подачі. Для здійснення швидких пересувань каретки верстата й супорта в коробці подач змонтовано муфту вільного ходу, яка при вмиканні електродвигуна швидких пересувань автоматично відключає ходовий вал від механізму коробки подач
2. Одношпиндельне токарні напівавтомати, токарний багаторізцево-копіювальный напівавтомат.
Автоматами називаються такі верстати, на яких після їх налагоджування всі рухи, пов’язані з циклом оброблення деталі, а також завантаження й вивантаження обробленої деталі виконуються без участі робітника. На напівавтоматах установлення нової заготовки та зняття готової деталі виконує робітник.
Токарні автомати й напівавтомати можуть бути універсальні та спеціалізовані, горизонтальні та вертикальні, одно- та багатошпиндельні. Одношпиндельні пруткові токарні автомати поділяють на револьверні, фасонно-відрізні та фасонно-поздовжні. В універсальному виконанні одношпиндельні токарно-револьверні автомати мають шестипозиційну револьверну голівку і поперечні супорти.
Широке застосування в масовому виробництві находять багатошпиндельні токарні автомати, які є, як правило, багатоінструментальними верстатами. За кількістю шпинделів вони поділяються на одношпиндельні та багатошпиндельні, за розташуванням шпинделів — на горизонтальні й вертикальні, за призначенням — на універсальні та спеціалізовані.
Одношпиндельні токарні напівавтомати можна умовно поділити на багаторізцеві (центрові та патронні) і копіювальні. На багаторізцевих центрових верстатах обробляють деталі, встановлювані в центрах, коли довжина деталі в кілька разів більша за її діаметр. На багаторізцевих патронних верстатах в основному обробляють короткі деталі великого діаметра.
Одношпиндельні напівавтомати, опоряджені магазинним пристроєм, перетворюються на автомати. На рис. 2.7.25 показано приклад багаторізцевого оброблення ступінчастого вала двома різцями одночасно
Рис. 2.7.25. Багаторізцеве оброблення ступінчастого вала
Токарні копіювальні напівавтомати служать для оброблення деталей складної конфігурації. Оброблення деталей на таких верстатах відбувається одним або кількома різцями. Різець пересувається в поздовжньому та поперечному напрямках відповідно до профілю копіра або еталонної деталі. На копіювальних напівавтоматах оброблення можна вести на більш високих швидкостях різання, ніж при обробленні на багаторізцевих верстатах.
Багатошпиндельні автомати й напівавтомати за принципом роботи поділяють на автомати (напівавтомати) паралельної й послідовної дії.
Одношпиндельні токарні напівавтомати, як правило, мають горизонтальне розташування шпинделю. Всі напівавтомати є багаторізце-вими верстатами і загальна кількість інструментів в наладці може доходити до декількох десятків. Багаторізцеве обточування можна виконувати різними способами. Наприклад, при виготовленні ступінчастого вала, який має три ділянки різних діаметрів, можна використовувати такий спосіб.