3. Основные типы станков и особенности процессов обработки на станках токарной группы

Токарная обработка в основном производится на станках токарной группы, к которым относятся токарно-винторезные, токарно-револьверные, карусельные, одношпиндельные и многошпиндельные полуавтоматы, автоматы и др. Управление станками может быть ручным, полуавтоматическим и автоматическим.

Токарно-винторезные станки (рис. 9.19, а) [13] применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства. Обработку заготовок деталей сложной формы и небольшой длины осуществляют на токарно-револьверных станках (рис. 9.19, б) с ре-

Рис. 9.19. Схемы общих видов станков токарной группы (стрелками без обозначений указаны установочные движения

узлов станка):

а — токарно-винторезные; б — токарно-карусельные; в — токарно-револьверные; г — многорезцовые токарные полуавтоматы; д — одношпиндельные токарно-револьверные автоматы; е — многошпиндельные автоматы; ж — многошпиндельные автоматы последовательной обработки

вольверной головкой (револьверным суппортом), в которой может устанавливаться большое число режущих инструментов. Нашим револьверной головки, а также продольного и поперечного суппортов позволяет вести одновременную обработку нескольких поверхностей заготовки разными инструментами. Обработка ведется по предварительно налаженным упорам или по программе ЧПУ, что обеспечивает автоматическое получение заданных размеров.

Токарно-карусельные станки (рис. 9.19, в) предназначены для обработки заготовок больших габаритов и массы, у которых обычно высота не превышает половины диаметра заготовок (колеса гидравлических турбин, диски паровых и газовых турбин, зубчатые колеса, детали атомных реакторов и т. п.). Станки имеют круглый стол ««г карусель диаметром 0,5...21 м с вертикальной осью вращения, что обеспечивает установку, выверку и закрепление тяжелых заготовок на станке.

Для обработки наружных поверхностей заготовок типа ступенчатых валов, шпинделей, зубчатых колес используют многорезцовые токарные полуавтоматы (рис. 9.19* I), на которых одновременно обрабатывается несколько поверхностей заготовки.

Заготовки небольших размеров, но сложной формы обрабатываются на одношпиндельных токарно-револьверных автоматах (рис. 9.19, д). Они работают по замкнутому технологическому циклу параллельной обработки поверхностей и используются для обработки больших партий деталей.

Многошпиндельные автоматы параллельной обработки заготовок (рис. 9.19, е) рационально применять в массовом производстве. На них изготавливают детали средней сложности одного типоразмера и одновременно обрабатывается количество заготовок, равное числу шпинделей станка. На многошпиндельных автоматах последовательной обработки (рис. 9.19, ж) также обрабатываются одновременно несколько заготовок, но в каждой из позиций заготовка находится на разных стадиях обработки. Такие автоматы используют для изготовления сложных деталей в массовом производстве.

Современные станки токарной группы оснащены системами ЧПУ. Их классифицируют по следующим признакам:

1. по технологическому назначению и типам обрабатываемых заготовок:

• центровые,

• патронные,

• патронно-центровые,

• прутковые,

• карусельные,

• лобовые;

2. по расположению направляющих станины:

• горизонтальные,

• вертикальные,

• наклонные;

3. по способу закрепления инструментов:

• на суппорте,

• в вертикальной или горизонтальной головке,

• в инструментальном магазине;

4. по положению оси вращения шпинделя:

• горизонтальные,

• вертикальные.

Центровые станки служат для обработки наружных поверхностей заготовок типа валов с прямолинейными, ступенчатыми и криволинейными контурами. Патронные станки используют ’ для обработки как наружных, так и внутренних поверхностей коротких заготовок типа шкивов, фланцев, зубчатых колес и т. п. Патронно-центровые станки предназначены для обработки наружных и внутренних поверхностей сложных по форме заготовок и обладают технологическими возможностями центровых и патронных станков.

На рис. 9.20 приведены две схемы общего вида токарных станков с ЧПУ с наклонной (рис. 9.20, а) и вертикальной (рис. 9.20, б) станиной [13].

Токарный станок с наклонной станиной 1 имеет направляющие 6, по которым параллельно оси обрабатываемой заготовки перемещается суппорт I По направляющим суппорта передвигаются салазки 9, обеспечивающие режущему инструменту движение поперечной подачи. На салазках имеется инструментальная головка 8, в которой закрепляются резцы. Смена резцов производится автоматически поворотом головки относительно оси. В передней бабке 3 предусмотрена коробка скоростей для изменения частоты вращения шпинделя, коробка подач для изменения продольной и поперечной подачи, а также установлен главный электродвигатель 2. В задней бабке 10 установлен задний центр, который служит для поджатая правого конца обрабатываемой заготовки. Управление станком осуществляется с пульта 4 с помощью находящейся в шкафу 5 электрической распределительной аппаратуры. Система ЧПУ обеспечивает автоматическое изменение частоты вращения заготовки, скорости по-

Рис. 9.20. Схемы общих видов токарных станков с ЧПУ: а — с наклонной станиной; б — с вертикальной станиной; 1 — станина; 2 — электродвигатель; 3 — передняя бабка; 4 — пульт управления; 5 — шкаф с распределительной аппаратурой; 6 — направляющие; 7 — суппорт; 8 — инструментальная головка; 9 — салазки; 10 — задняя бабка

дачи, подвод, отвод и периодический поворот инструментальной головки. При ручном управлении все команды исполнительным механизмам вводит оператор посредством кнопок на панели управления.

При установке на станке двух револьверных головок в одной из них закрепляют инструменты для обработки наружных по-

верхностей заготовки, а в другой — для обработки внутренних поверхностей. Револьверные головки могут иметь горизонтальную, вертикальную или наклонную ось вращения. В пазах револьверных головок устанавливаются взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые налаживаются на заданный размер обработки поверхности заготовки вне станка.

В токарных станках с ЧПУ используют револьверные головки, имеющие от 4-х до 12-ти позиций, в каждой из которых можно устанавливать по два инструмента для параллельной обработки наружной и внутренней поверхности детали. Инструментальные магазины в токарных станках с ЧПУ используются редко.

Способ установки и аакршления заготовок на токарном станке зависит от типа станка, вида обрабатываемой поверхности, вида и весогабаритных характеристик заготовки, точности обработки и других факторов. Для закрепления заготовок, имеющих цилиндрические поверхности и отношение длины к диаметру менее 4, используются трехкулачковые самоцентрирующие патроны (рис. 9.21, о) [13]. На корпусе патрона 1 выполнено три радиальных паза, по которым перемещаются кулачки 2. В автоматизированных станках и станках с ЧПУ используют патроны с механическим, пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом. В центровых станках с ЧПУ при отношении длины заготовки к диаметру 4... 10 ее устанавливают в центрах, а для передачи на заготовку крутящего момента от шпинделя станка применяют различные поводковые устройства и специальные приспособления. Центровые отверстия на торцах заготовки имеют несколько разновидностей и делаются специальными центровочными сверлами. Центры бывают упорные (рис. 9.21, б), срезанные (рис. 9.21, в) и шариковые (рис. 9.21, г). Срезанные центры применяют при подрезании торцов заготовки, когда подрезной резец должен дойти почти до оси вращения заготовки, обратные центры (рис. 9.21, д) — при обработке заготовок небольших диаметров. Вращающиеся центры (рис. 9.21, ё) используют при обработке с большими силами резания (с большими сечениями срезаемого слоя) или при обработке с большими скоростями резания (большой частотой вращения заготовки). Для передачи от шпинделя станка на заготовку крутящего момента при ее установке в центрах предназначен поводковый патрон и хомутик (рис. 9.21, ж, з). Поводковый патрон представляет собой корпус, навинчиваемый на шпиндель станка. Он имеет на торце цилиндрический палец, передающий крутящий момент на хому-

Рис. 9.21. Приспособления для закрепления заготовок на токарных станках: а — трехкулачковый самоцентрируюший патрон; б — центр упорный; в — центр срезанный; г — центр шариковый; д — центр обратный; е — центр вращающийся; ж — поводковый патрон; з — хомутик; и — подвижный люнет; к — неподвижный люнет; л — коническая оправка; л» — оправка цанговая; н — оправка упругая; 1 — корпус; 2 — кулачки; 3 — корпус;

4 — палец

тик, который закрепляют на заготовке. При обработке маложестких заготовок деталей, у которых отношение длины к диаметру больше 10, для уменьшения деформаций от сил резания применяют подвижные и неподвижные люнеты (дополнительные опоры). Подвижный открытый люнет (рис. 9.21, и) устанавливают на продольном суппорте станка, а неподвижный люнет (рис. 9.21, к) закрепляют на станине станка.

Для установки заготовок типа втулок, колец и стаканов используют конические оправки (рис. 9.21, л), на которых заготовка удерживается силой трения, возникающей на сопряженных поверхностях от закрепления, а также цанговые оправки с разжимными упругими элементами — цангами (рис. 9.21, м), упругие оправки с гидропластмассой или гофрированными втулками (рис. 9.21, н). На токарно-револьверных станках, полуавтоматах и автоматах для закрепления прутковых заготовок используют цанговые патроны.

Для установки резцов на токарных станках с ЧПУ с инструментальными (рис. 9.22, а) [13] или револьверными головками применяют специальные сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки (рис. 9.22, б), которые налаживаются на требуемый размер вне станка. Резцовые блоки в револьверных головках базируют на призму цилиндрическим хвостовиком. Резец крепят в пазу корпуса 1 винтами через прижимную планку 3.

Рис. 9.22. Инструментальная головка токарного станка с ЧПУ мод. 16К.20ФЗС32 (о) и инструментальный резцовый блок (б):

/ — 1— прокладка; 3 — планка прижимная; 4 — сопло; 5 — винт регу

лировочный; 6 — хвостовик

а

Для установки резца по высоте на линии центров станка служит прокладка 2. Два регулировочных винта 5, расположенных под углом 45° к оси хвостовика б, позволяют выводить вершину резца на заданные координаты в процессе наладки блока. Подача СОЖ осуществляется через канал в корпусе блока. В конце канала установлено сопло 4, позволяющее регулировать направление подачи СОЖ в зону резания.

Некоторые модели токарных станков с ЧПУ имеют инструментальные магазины, в которых хранится весь инструмент, необходимый для обработки заготовки. В таких случаях станок снабжается специальным автооператором, осуществляющим смену инструмента в резцедержателе станка. Автооператор работает по циклу в соответствии с заданной программой: извлечение очередного инструмента из магазина * установка инструмента в резцедержателе.

Съем со станка обработанной детали и установка на станке заготовки осуществляется манипулятором (роботом). Заготовки и обработанные детали складируются на тактовом столе, представляющем собой замкнутый шаговый конвейер. Робот забирала' со стола заготовки для их установки на станке, а готовые детали, снятые со станка, устанавливает на тактовом столе. За цикл обработки заготовки транспортер тактового стола перемещается на один шаг.

Типовым токарным станком с ЧПУ можно считать патронно-центровой станок мщ, 15К20ФЗС5. Он предназначен для обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок типа ЖГ вращения со оз^шжчанш или криволинейным фасонным профиле» за один или пш№ проходов в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания резьб. Число используемых инструментов — 6. Устройство ЧПУ обеспечивает движения формообразования (Д, Д_пр, ДД, изменение в процессе обработки заготовки скоростей движения подач и частоты вращения шпинделя, индексацию поворотного резцедержателя. В патронных шш § ЧПУ и инструментальными магазинами для смены инструментов используют автооператоры, работа которых осуществляется по заданной программе: снятие инструмента, окончившего работу! из резцедержателя — перенос его в соответствующее гнезда магазина — поиск следующего, необходимого для обработки шгаговки инструмента — захват его из магазина — установка инструмента в резцедержателе станка.

Конструкция токарно-револьверного станка с ЧПУ мод.