Токарные станки, назначение, классификация и область применения. Классификация токарных станков

Токарный станок – это универсальный агрегат, на котором можно вытачивать детали, сверлить отверстия, зенкеровать их, нарезать резьбу, а также выполнять многие другие операции. Если раньше станки можно было увидеть только на заводе, то в последнее время они уверенно завоевывают домашние мастерские, став вещью, обойтись без которой можно, но сложно.

Однако токарный станок – не дешевая покупка. Прежде чем его приобретать, стоит взвесить все «за» и «против», а главное – понять, какой именно станок вам нужен.

Конечно, крупногабаритные станки, какие используются на производстве, не влезут в мастерскую или гараж. Но это не нужно: существуют более компактные и простые модификации – настольные токарные станки по металлу, школьные станки, и мини-станки.

Как устроен токарный станок

Для начала – посмотрим на фото токарного станка по металлу и расскажем несколько слов о его устройстве.

Основа станка – это станина, как правило, отлитая из чугуна. На ней расположены все остальные элементы.

Заготовка детали укрепляется между передней (шпиндельной) бабкой, на которой расположен шпиндель, и задней бабкой. Шпиндель представляет собой металлический вращающийся вал с коническим отверстием в центре. В нем можно закрепить патрон для детали, планшайбу и другие необходимые приспособления.

Кроме того, на передней бабке есть коробка передач с рычагами для регулировки частоты вращения шпинделя.

Задняя бабка – узел, который нужен для фиксации детали с другой стороны. Также на ней можно устанавливать метчики, сверла, и другие инструменты, которые требуются для обработки детали. Для этого предназначена пиноль – цилиндр, в центре которого, как и у шпинделя, есть коническое отверстие.

Установленную на специальной плите, заднюю бабку можно передвигать вдоль станины. Таким образом можно отрегулировать расстояние между ней и шпинделем, и прочно зафиксировать заготовку детали. Подвижная задняя бабка нужна и тогда, когда требуется просверлить в детали сквозное отверстие.

Параллельно оси станка перемещается каретка, на которой укреплен суппорт. На суппорте стоит резцедержатель, головка которого способна поворачиваться и вести резец не только продольно, но и в поперечном направлении. Головку резцедержателя можно фиксировать под различными углами.

Основные параметры токарного станка

Как выбрать токарный станок? Есть важные характеристики, на которые следует обратить внимание.

Первый параметр — это расстояние между центрами передней и задней бабки (РМЦ). От него зависит наибольшая длина детали, которую можно обрабатывать на данном станке. Ось вращения между центрами является основной осью станка.

Второй параметр – максимальный диаметр обработки над станиной, измеряемый в миллиметрах. По нему определяют максимальный диаметр детали, которую можно установить в станок.

Наконец, важная характеристика — диаметр центрового отверстия шпинделя, куда можно установить заготовку. Особенно это важно при обработке прутковых деталей.

Как шпиндель, так и пиноль задней бабки должны быть хорошо отцентрованы и вращаться ровно, с минимальным биением. Для маленького домашнего станка это особенно важно.

Станина должна быть устойчивой и прочной, тогда вибрации, возникающие при работе станка, будут сведены к минимуму, и можно будет качественно обрабатывать на нем детали.

Хорошие станки оснащены коробкой передач на несколько скоростей (чаще всего – на две).

Некоторые станки имеют переключатель реверса. Реверс – это возможность менять направление движения резца. Такая функция бывает полезной во многих случаях.

Заглянув в инструкцию по эксплуатации токарного станка, предназначенного для работ по металлу, можно найти и другие технические характеристики:

Габариты (длина, ширина) и масса (в килограммах). Как правило, длина станков, которые можно поставить в своей домашней мастерской, не превышает 170 сантиметров, а ширина – 60 сантиметров. Весят «домашние» станки максимум 200 килограммов.

Мощность привода в киловаттах (до 0,6 кВт). Питающее напряжение в вольтах (В) и тип подключения к сети. К сожалению, не все станки работают от обычной трехфазной сети переменного тока.

Включение станка – осуществляется с помощью кнопки, а у некоторых моделей – с помощью реостата.

Число оборотов. У односкоростных станков оно варьируется от 0 до 1500 оборотов в минуту. У двухскоростных – 0-500 об/мин на первой скорости, и 0-2500 об/мин на второй скорости.

Дешевый или дорогой, простой или универсальный

Для работы дома лучше выбрать универсальный станок по металлу. Сложно угадать, что именно с его помощью придется изготавливать или ремонтировать – фронт работ у домашнего мастера очень широкий, и есть вероятность, что узкоспециализированный станок будет простаивать без дела.

Токарные станки различаются и по цене, и по оснащенности. Иногда не требуется тратить лишние деньги, чтобы приобрести дорогой станок с полным комплектом всевозможных приспособлений, ведь многие из них могут никогда не понадобиться. Целесообразнее купить более простой агрегат, а потом оснастить его теми устройствами, которые нужны вам.

Разновидности станков

Настольные, они же – токарные мини-станки по металлу. Обратите внимание, что некоторые модели этого типа выпускаются без задней бабки, что может существенно затруднить работу. В целом это станки наиболее простой конструкции: малые габариты, малый вес, достаточно легкая и неустойчивая станина.

Школьные станки, больше размером, чем предыдущие. У них имеется коробка передач на две скорости, и реверс.

Токарно-винторезные станки. Они больше подходят для гаража, чем для дома, имеют прочную станину, благодаря которой при работе почти не возникают ненужные вибрации.

Шпиндель в таких станках вращается почти без биения. Минусов у них только два: габариты и высокая цена.

Универсальные токарно-фрезерные станки.

Фото токарного станка по металлу

Без станков сегодня не обходится ни одно производственное предприятие. Будь то небольшая частная фирма или крупный завод - в том или ином виде обрабатывающее оборудование задействуется во всех отраслях. Другое дело, что существует множество классификаций станочных агрегатов, особенности функционала, а также индивидуальное опциональное наполнение. Эти и другие факторы позволяют определить разные виды станков по конкретным признакам и характеристикам.

Что называют станками?

Главный отличительный признак данного оборудования в общей категории промышленных агрегатов и строительных инструментов - это наличие станины, на базе которой устраивается рабочий орган или система органов. Обрабатывающим элементом может быть и небольшой и сверло, и алмазная коронка - это зависит от выполняемой операции. Чаще всего общий вид станка представляется как массивная конструкция с рабочей оснасткой, платформой подачи, фиксаторами, двигателем и т. д. Но в бытовых и мелкосерийных мастерских вполне находят применение и установки скромных размеров. Более того, если раньше к станкам обязательно относили только стационарные агрегаты, то сегодня среди них немало и мобильных устройств. Причем грань между ручным электроинструментом и малогабаритным станком не всегда четко определяется даже изготовителями. И все же наличие станины, силовой установки и органов обработки позволяет относить оборудование к полноценным станкам. К каким именно - это уже другой вопрос.

Токарные станки

Одна из самых популярных категорий производственных станков, которые охватывают все операции, связанные с обточкой деталей. Токарная установка позволяет корректировать формы заготовок, изначально имеющих тела вращения, осуществлять резку, проточку пазов и в некоторых случаях сверление. Можно сказать, целевым направлением работы такого оборудования является обслуживание заготовок в форме тел вращения, которые в процессе обточки получают коническую или цилиндрическую форму. Существуют разные виды токарных станков, которые задействуются в разных сферах промышленности. Например, деревообрабатывающие фабрики могут использовать крупные станки для создания округлого пиломатериала. В мебельной индустрии токарные агрегаты применяют для формирования ножек, лестничных балясин, ручек и т. д. Разделяют такие станки и по типу размещения - напольным или настольным способом.

Распиловочные станки

В этой категории представлены агрегаты, реализующие распил заготовок на две или несколько частей. Выделяют циркулярные, то есть дисковые станки, и ленточные. Первые осуществляют поперечный распил изделий, как правило, в поточном режиме. Циркулярные модели широко используются и в домашнем хозяйстве, поскольку такие операции достаточно востребованы. Ленточные виды станков позволяют выполнять продольный распил. Например, однопильный агрегат может разделить длинную доску на две части, схожие по длине. Двупильные, в свою очередь, единовременно производят распил в двух уровнях, позволяя из одной доски получить три. Специальные модификации дают возможность также формировать криволинейный рез или даже распил под определенным углом. Это агрегаты с автоматическим контролем подачи, выполняющие высокоточную обработку.

Фрезерные станки

Данный вид операции ориентирован на формирование профилей определенного типа. Чаще всего фрезеровкой обрабатываются плоские заготовки путем снятия кромок на определенную высоту. Станки такого типа используются в основном в мебельном производстве, где с их помощью получают фасонные элементы и аксессуары, носящие прежде всего декоративную функцию. Выпускают с помощью фрезера и полноценные строительные материалы - вагонку, плинтус, шипы, наличники и т. д. Более современные виды фрезерных станков поддерживают шаблонную обработку. Это копировально-фрезерные агрегаты, параметры реза которых подбираются автоматически в соответствии с размерами шаблонной детали.

Станки для отверстий

Сверлильные машины не менее востребованы и в частных мастерских, и на больших производствах. Они позволяют создавать глухие и сквозные отверстия, за счет которых в дальнейшем может осуществляться сборка. В отличие от электродрелей станки с функцией сверления обеспечивают более высокую точность и отличаются мощностью. Наиболее популярны вертикальные виды станков, поскольку они предполагают верхнее расположение шпинделя и дают свободу при обращении с рабочей платформой-столом. Некоторые модели способны выполнять наклонное сверление - оно тоже реализуется благодаря возможности изменения положения стола, на котором фиксируется заготовка. Отдельную категорию представляют Они способны кроме непосредственно сверления также производить фрезерные операции. Фрезеровка получается не традиционной, а узконаправленной. Такие модели обычно выполняют пазовые ниши, технологические гнезда и другие конструкционные выемки для соединения.

Станки для поверхностной обработки

Широкий диапазон станочного оборудования представлен в сегменте моделей для поверхностной обработки деталей. Такие операции обобщенно позиционируются как шлифовка, но это лишь основная часть их функций, также встречаются и смежные задачи. Какой именно тип обработки будет выполнять конкретная машина, зависит от ее конструкционного исполнения. Так, барабанные станки ориентируются на шлифование досок, щитовых и листовых материалов по поверхности. По сути, реализуется неглубокая зачистка материала от заусенцев, выступающих неровностей и других дефектов. Более тонкую обработку выполняют кромкошлифовальные модели. На первый взгляд, эту же функцию осуществляют токарных станков, которые аккуратно подгоняют поверхность заготовок под нужную форму. Однако в данном случае обработка кромок акцентируется не только на цилиндрических деталях. Данная операция чаще задействуется для коррекции кромки по длине. Но есть в этой группе и машины, также ориентированные на детали цилиндрической формы. Это осцилляционные модели но их используют не для декоративного улучшения, к примеру, балясин, а для подготовки стройматериала в виде бревен определенного размера.

Классификация по материалу обработки

Производственные станки часто получают конкретное назначение с точки зрения материала обработки. Древесина и металл - основные материалы, с которыми работает такое оборудование. Для древесных заготовок в машины закладывается не столь высокая мощность, но с другой стороны, обеспечиваются более гибкие настройки по рабочим операциям. Станки для металлических деталей, очевидно, требуют более высокого уровня силовой нагрузки, а также надежной элементной базы. Наиболее популярные виды станков по металлу - токарный, фрезерный, сверлильный и т. д. Особую категорию формируют винторезные станки, аналогов которых почти нет в группе деревообрабатывающих машин. Это агрегаты, которые производят нарезку резьбы. Кроме этого существуют специальные машины для работы с камнем, пластиком, композитными и другими менее популярными строительными и сырьевыми материалами.

Классификация по типу управления

Механизированные станки с ручным управлением постепенно уходят в прошлое. Такие модели встречаются разве что в небольших мастерских, которые работают со штучными заготовками. Крупные же предприятия стремятся переходить на полу- или полностью автоматизированные установки. В этом сегменте также существуют разные виды станков, отличающихся степенью автоматизации. Наиболее развитые машины с ЧПУ и компьютерным управлением дают возможность высокоточной регуляции настроек обработки без постоянного контроля со стороны пользователя. Оператору отводится лишь функция загрузчика исходных данных в электронную панель управления.

Заключение

Большая часть станков, которые сегодня используются на разных производствах, - это агрегаты для Резка, сверление, торцовка, шлифование - все эти операции реализуются путем воздействия металлическими насадками. Но их постепенно заменяют высокотехнологичные альтернативные станки. На производстве виды традиционных механических агрегатов как таковые особого значения не имеют. Главное, что учитывается, - это способность сохранять темпы обработки при должном обеспечении качества. Принципиально новые возможности в этом контексте открыли гидроабразивные, лазерные и термические станки с более высокими эксплуатационными свойствами. Их отдача с разных точек зрения более чем оправдана, но пока еще массовый переход на такие машины тормозят вопросы сложной организации их использования и высокая цена.

Токарные станки составляют наиболее многочисленную группу металлорежущих станков и являются весьма разнообразными по размерам и по типам.

Основными размерными характеристиками токарных станков являются:
наибольший допустимый диаметр обрабатываемой детали над станиной ; более часто этот размер выражают высотой центров над станиной, что характеризует наибольший допустимый радиус (полудиаметр) обрабатываемой детали над станиной;
расстояние между центрами , т. е. расстояние, равное наибольшей длине детали, которая может быть установлена на данном станке при смещении задней бабки в крайнее правое положение (без свешивания) при выдвинутой до отказа пиноли.

Все токарные станки по высоте центров могут быть разделены на три группы:
1) мелкие станки - с высотой центров до 150 мм;
2) средние станки - с высотой центров 150 - 300 мм;
3) крупные станки - с высотой центров свыше 300 мм.
Мелкие станки имеют расстояние между центрами не свыше 750 мм, средние - 750, 1000 и 1500 мм, крупные - от 1500 мм и выше.

Наибольшее распространение на машиностроительных заводах имеют средние токарные станки.
По типам различают:
Токарно-винторезные станки , предназначенные для выполнения всех основных токарных работ, включая нарезание резьб резцом при помощи ходового винта; эти станки имеют самое широкое распространение.
Токарные станки, не имеющие ходового винта , применяемые для выполнения разнообразных токарных работ, за исключением нарезания резьбы резцом.
К станкам токарной группы относятся также лобовые и карусельные станки.
Лобовые станки , снабженные планшайбой большого диаметра (до 2 м и более), служат для обтачивания крупных деталей малой длины - шкивов, маховиков, больших колец и т. д.
Карусельные станки имеют вертикальную ось вращения и, следовательно, горизонтальную поверхность планшайбы (стола). Применяются они для обработки деталей большого диаметра и малой длины. Строят их с диаметром стола до 25 м.
При обработке больших партий деталей, которые по конструкции допускают одновременную обработку несколькими резцами, применяют так называемые .
При изготовлении больших партий деталей, имеющих в большинстве случаев осевые отверстия, токарная обработка производится обычно на револьверных станках .
В условиях крупносерийного и массового производства револьверные станки вытесняются более производительными токарными автоматами и полуавтоматами .
Кроме того, в машиностроении применяют различные специальные токарные станки , предназначенные для обработки какого-нибудь определенного рода деталей - коленчатых валов, прокатных валиков, паровозных и вагонных осей, бандажей и колес, кулачковых валиков и т. д.

Токарные станки каждого типа в зависимости от размеров обрабатываемых деталей и особенностей конструкции отдельных узлов и элементов различаются по моделям. Каждой модели станка присвоен определенный шифр, например 1616, 1А62, 1К62 и т. п.

В настоящее время отечественные станкостроительные заводы выпускают большое количество различных токарно-винторезных станков.

2. Токарно-винторезный станок модели 1А62

Токарно-винторезный станок 1А62 производства завода «Красный пролетарий» (рис. 35) является одним из наиболее распространенных станков на наших машиностроительных заводах.

Высота центров над станиной 200 мм. Расстояние между центрами 750, 1000 и 1500 мм. Наибольший диаметр точения над станиной 400 мм, над суппортом 210 мм. Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя, 37 мм. Количество рабочих скоростей шпинделя 24.
Пределы чисел оборотов в минуту при рабочем ходе от 11,5 до 1200.
Продольные подачи суппорта в миллиметрах на один оборот шпинделя 0,08-1,59. Мощность электродвигателя 7 квт.

Управление станком . На рис. 35 показаны органы управления станком 1А62 и указаны назначения всех рукояток, маховичков и рычагов.

Включение электродвигателя производится нажатием кнопки «Пуск», а остановка - нажатием кнопки «Стоп» кнопочной станции 5, расположенной на станине, под передней бабкой. Включение вращения шпинделя производится рукоятками 17 или 11, управляющими пусковой фрикционной муфтой. Если рукоятку 11 повернуть вверх, шпиндель начнет вращаться (прямой ход); если же рукоятку 11 установить в среднее положение, вращение шпинделя выключается. Чтобы изменить направление вращения шпинделя, нужно рукоятку 11 опустить вниз.

Для изменения числа оборотов шпинделя служат рукоятки 1, 3 и 4, устанавливаемые в различные положения; эти рукоятки управляют набором зубчатых колес коробки скоростей (рис. 35, б).

Рукоятка 2 служит для увеличения шага резьбы в 4 и в 16 раз. Изменение величины подачи, а также установку шага резьбы производят при помощи рукояток 25, 20, 18 и 24. К коробке подачи прикреплена табличка, на которой указано, какая подача или какой шаг резьбы соответствует различным положениям этих рукояток.

Для включения ходового винта (при нарезании резьбы) или ходового вала (при продольном или поперечном точении) служит рукоятка 23. Маховичок 15 служит для перемещения каретки суппорта вручную. Включение продольной или поперечной подачи производится рукояткой 14. Направление хода суппорта при точении изменяется рукояткой 16. Рукоятка 12 служит для включения и выключения гайки ходового винта. Рукоятки 14 и 12 сблокированы: одновременное их включение невозможно. Для включения и выключения механической подачи служит рукоятка 13, расположенная на передней стенке фартука. Рукоятка 6 служит для поперечной подачи суппорта вручную, рукоятка 8 - для ручного перемещения верхней части суппорта.

Для поворота и закрепления резцовой головки резцедержателя служит рукоятка 7.

Рукояткой 9 производят закрепление пиноли задней бабки, маховичком 10 - передвижение пиноли.

На рис. 36а показана кинематическая схема станка 1А62.

Привод главного движения . Электродвигатель (мощность 7 квт, п = 1440 об/мин) через клиноременную передачу со шкивами d130 и d250 мм приводит во вращение приводной вал I коробки скоростей. На валу I сидит сдвоенная фрикционная пластинчатая муфта М, при помощи которой осуществляется пуск, останов и изменение направления вращения шпинделя при включенном электродвигателе. Если сжать пластины левой половины муфты М, то получит вращение блок 1 с зубчатыми колесами г = 56 и z = 51, осуществляющий рабочее вращение шпинделя. При сжатии пластин правой половины муфты М получает вращение колесо z = 50, осуществляющее обратное вращение шпинделя.

С зубчатыми колесами z = 56 и z = 51 блока / могут сцепляться соответственно колеса z = 34 и z = 39 блока 2, который можно передвигать вдоль шлицевого вала II. Таким образом, валу II можно передавать два различных числа оборотов в минуту.

От вала II через зубчатые колеса z = 28, z = 20 и z = 36 и передвигаемый блок 3 с колесами z = 44, z = 52 и z = 36 вращение передается валу III, благодаря чему этот вал может получить 2x3 = 6 разных чисел оборотов в минуту.

Если при помощи кулачковой муфты К, сидящей на шпинделе, включить зубчатое колесо z = 50, свободно сидящее на шпинделе VI слева, то вращение от вала III передается непосредственно шпинделю через колеса z = 50 и z = 50, благодаря чему он может получить шесть разных чисел оборотов в минуту. Если же при помощи муфты К включить колесо z = 64, сидящее на шпинделе справа, то вращение от вала III через неподвижно сидящие на нем зубчатые колеса z = 20 и z = 50 может передаваться на передвигаемый по валу IV блок 4, состоящий из двух колес z = = 80 и z = 50, благодаря чему вал IV может иметь 2x3x2=12 различных чисел оборотов в минуту.

Блок 5 с колесами z = 20 и z = 50, передвигаемый по валу IV, передает вращение колесам z = 80 или z = 50, неподвижно сидящим на валу V. Этот вал может иметь 2x3x2x2 = 24 разных числа оборотов в минуту.

От вала V через косозубое колесо z = 32 вращение передается косозубому колесу z - 64, сидящему на шпинделе. Таким образом, шпиндель может получить 6 + 24 = 30 скоростей, из которых разных скоростей будет 24, а остальные шесть - повторяющиеся.

Изменение чисел оборотов шпинделя производится тремя рукоятками 1, 3 и 4, расположенными с передней стороны коробки скоростей (cм. рис. 35, а и б). Числа оборотов шпинделя в минуту, получающиеся при различных положениях этих рукояток, приведены в паспорте станка (см. приложение 1, стр. 298).

Рукоятка 1 наглухо соединена с диском (см. рис. 35, б), на котором по четырем концентрическим окружностям указаны числа оборотов шпинделя в минуту:
на первой окружности - 370, 610, 765, 460, 1200, 955;
на второй окружности - 185, 305, 380, 230, 600, 480;
на третьей окружности - 46, 76, 96, 58, 150, 120;
на четвертой окружности - 12, 19, 24, 15, 38, 30.

Над диском расположена неподвижная рамка с радиально расположенным окошком. Когда поворачивают рукоятку 1, то вместе с ней поворачивается диск, и в окошке появляются очередные четыре числа, обозначенные на диске.

На боковых стенках рамки, на уровне каждой окружности диска, имеются кружочки, закрашенные четырьмя различными цветами: у первой окружности - белым , у второй - голубым , у третьей - оранжевым и у четвертой - зеленым .

Рукоятка 3 может устанавливаться в два крайних положения - крайнее правое и крайнее левое. На корпусе бабки у крайнего правого положения имеются три кружочка, окрашенные в голубой, оранжевый и зеленый цвета; у крайнего левого положения имеется кружочек, окрашенный в белый цвет . Рукоятка 4 имеет четыре положения, причем каждому из них соответствует кружочек, окрашенный соответственно в голубой, оранжевый, зеленый и белый цвета.

Для настройки станка на нужное число оборотов поворачивают рукоятку 1 с таким расчетом, чтобы в окошке неподвижной рамки появилось число, соответствующее нужному числу оборотов шпинделя. Цвет кружочка, расположенного на боковой стенке у нужного числа оборотов, покажет, в какое положение нужно повернуть рукоятку 4 (причем цвета кружочков у рукоятки 1 и рукоятки 4 должны быть одинаковые).

Рукоятка 3 устанавливается в крайнее правое положение при любом цвете на рамке рукоятки 1, кроме белого цвета. Если на рамке рукоятки 1 у нужного числа оборотов появится белый цвет, рукоятку 3 поворачивают в крайнее левое положение, т. е. к кружочку, окрашенному белым цветом.

Допустим, требуется настроить станок на скорость шпинделя, равную 185 об/мин. Для этого поворачиваем рукоятку 1 до появления в рамке чисел 12, 46, 185, 370, как показано на рис. 35, б. На рамке возле числа 185 замечаем кружок, окрашенный в голубой цвет, следовательно, рукоятку 4 поворачиваем также до положения, соответствующего кружку голубого цвета, а рукоятку 3 поворачиваем в крайнее правое положение, соответствующее голубому, оранжевому и зеленому кружкам.

Допустим, требуется настроить станок на 1200 оборотов шпинделя в минуту. Устанавливаем рукоятку 1 до появления в рамке числа 1200. На боковой стенке рамки у этого числа окажется кружок, окрашенный в белый цвет . Следовательно, рукоятку 4 нужно установить в положение, соответствующее кружку белого цвета, а рукоятку 3 повернуть в крайнее левое положение.

Привод движения подачи . Движение подачи осуществляется следующим образом (см. рис. 36а). Широкое зубчатое колесо z = 50, являющееся частью муфты K и сидящее на шпинделе на направляющей шпонке, сцепляется с передвижным колесом z = 50, сидящим на валу VII. На левом конце вала VII сидят на шпонке два колеса z = 38 и z = 38, которые передают вращение валу VIII по схеме или (реверс).

С вала VIII движение передается на вал IX через колеса гитары (при точении и нарезании метрических и дюймовых резьб) или через колеса (при нарезании модульных резьб).

Дальнейшая передача вращения коробке подач (см. рис. 366) осуществляется по следующим трем направлениям:

Первое направление (используется при точении и при нарезании метрических и модульных резьб). От вала IX вращение передается валу X при сцеплении зубчатого колеса z = 25 с колесом 2 = 36, как показано на рис. 36б. Далее от вала X вращение передается на вал XI через одно из восьми зубчатых колес зубчатого конуса, закрепленного на валу X, посредством накидного колеса z = 34 и колеса z = 28, сидящего на скользящей шпонке на валу XI. Таким образом, вал XI может иметь восемь различных чисел оборотов в минуту.

От вала XII вращение передается на вал XIII при помощи блока 6 из двух зубчатых колес, передвигаемого по валу XII. При передвижении блока 6 влево, как показано на рис. 36б, вращение на вал XIII передается через зубчатые колеса z = 28 и z = 56, а при передвижении вправо - через колеса z = 42 и z = 42.

Таким образом, вал XIII получает 8x2 = 16 различных чисел оборотов в минуту.

От вала XIII вращение передается на вал XIV через колеса z= 56 и z = 28 либо через колеса z = 28 и z = 56. Следовательно, вал XIV получает 8 X 2 X 2 = 32 различных числа оборотов в минуту. Передвигая колесо z = 28 по валу XIV вправо и сцепляя его с колесом А внутреннего зацепления, играющим роль кулачковой муфты, передаем вращение ходовому винту XV. При передвижении того же колеса г = 28 по валу XIV влево сцепляем его с колесом-муфтой Б, сидящим на ходовом валу XVI, и передаем движение этому валу.

Второе направление (используется при точении и нарезании дюймовых резьб). От вала IX вращение передается непосредственно на вал XI (см. рис. 366) при передвижении зубчатого колеса z = 25 вправо, при этом его зубья входят во впадины колеса В внутреннего зацепления, закрепленного на левом конце вала XI и являющегося в данном случае просто кулачковой муфтой. От этого вала вращение передается на вал X через колесо z = 28 и накидное колесо z = 34, которое в свою очередь может сцепляться с одним из восьми колес зубчатого конуса, закрепленного на валу X. Таким образом, вал X может иметь восемь различных чисел оборотов в минуту. Далее с вала X вращение передается на вал XII через колеса z = 36 и z = 25 при передвижении колеса z = 25 по валу XII в левое положение.

Дальнейшая передача вращения от вала XII к ходовому винту X V или ходовому валу XVI осуществляется так же, как и по первому способу, описанному выше.

От ходового вала XVI движение передается либо реечному колесу z=12 (см. рис. 36а и Збв), либо ходовому винту поперечной подачи XXI с шагом t 2 = 5 мм.

Движение продольной подачи идет через фартук (рис. 36в) по следующей схеме: от ходового вала XVI через реверсирующий механизм или на вал XVIII, далее через червячную передачу (четырехзаходный червяк и червячное колесо z = 30) на вал XIX и затем через цилиндрические колеса к реечному колесу z = 12.

Вращение винту поперечной подачи XXI передается по следующей схеме: от ходового вала XVI через реверсирующий механизм на вал XVIII, затем через червячную передачу на цилиндрические колеса и поперечный винт.

Третье направление . От вала IX вращение передается непосредственно через валы XI и XIV. Передача вращения ходовому винту по указанному способу производится при нарезании резьб повышенной точности; нужный шаг резьбы подбирают при помощи сменных колес гитары.

Падающий червяк . Четырехзаходный червяк в фартуке станка 1А62 автоматически выключается, когда чрезмерно возрастает сопротивление движению суппорта, например, в момент соприкосновения его с продольным или поперечным упорами либо вследствие внезапной перегрузки резца от случайных препятствий. Это устройство называется падающим червяком, потому что при перегрузке червяк выпадает из зубьев червячного колеса, и дальнейшее перемещение суппорта прекращается.

Устройство падающего червяка показано на рис. 37. Червяк 3 свободно сидит на валу 12, который при помощи шарнирной муфты 2 соединен с валом 1, получающим вращение от ходового вала. Червяк 3 с правой стороны имеет муфту 5 со скошенными торцовыми кулачками. Этими кулачками она сцепляется с другой половиной муфты 7, которая может скользить по шлицам вала 12. Пружина 9 прижимает муфту 7 к скошенным кулачкам муфты 5, благодаря чему червяк приводится во вращение от вала 1. Червяк, в свою очередь, передает вращение червячному колесу 4 (z = 30), от которого приводятся в движение механизмы продольной и поперечной подач суппорта.

Когда суппорт встречает какое-либо препятствие на своем пути, нагрузка на червячное колесо 4 сильно возрастает. В соответствии с этим будет возрастать сопротивление вращению червяка 3. Когда сопротивление выйдет за пределы допустимого, правая половина муфты 7, продолжающая вращаться, начнет отходить вправо, сжимая пружину 9. Перемещаясь вправо, муфта 7 отодвинет кронштейн 10, который при помощи планки 8 поддерживает червяк в зацеплении с червячным колесом (рис. 37, а). При отодвигании кронштейна 10 вправо (рис. 37, б) червяк, не поддерживаемый больше планкой 8, под действием собственного веса падает вниз, выходит из зацепления с червячным колесом z = 30, и подача прекращается.

Включение червяка производится поворотом рукоятки, заклиненной на валу 11.

Необходимо, однако, иметь в виду, что это предохранительное устройство действует только при работе от ходового вала . Поэтому при нарезании резьбы от ходового винта нельзя пользоваться жесткими упорами.

Механическая блокировка подач . Как указывалось выше, для предупреждения неправильных включений, которые могут привести к поломке станка, инструмента или ранению рабочего, в механизмах токарных станков обычно имеются блокировочные устройства. Конструкции блокировочных устройств токарных станков весьма разнообразны.

На рис. 38 показана схема блокировочного механизма, расположенного в фартуке токарно-винторезного станка 1А62. Механизм блокировки устроен следующим образом. Рукоятка А, закрепленная на винте XXII с большим шагом резьбы, служит для перемещения гайки Б с вилкой Д. Эта вилка, передвигая зубчатое колесо z = 24 вдоль вала XXIII, сцепляет его либо с колесом z = 50 при включении продольной подачи, либо с колесом z = 65 при включении поперечной подачи (см. рис.)36в.

При среднем положении колеса z = 24, как показано на рис. 38, ни продольная, ни поперечная подачи не включены. В этом случае гайка Б находится в таком положении, при котором выступ втулки В свободно проходит через прорезь гайки Б и, таким образом, вал XXIV можно вращать в любом направлении. Вращением вала XXIV с помощью рукоятки Г производится включение ма-точяой гайки. Таким образом, при выключенной подаче от ходового вала можно, вращая рукояткой Г вал XXIV, включать замок маточной гайки. При запертом замке положение I (на рис. 38, справа) выступ втулки В входит в вырез гайки Б и не позволяет перемещать ее ни в ту, ни в другую сторону, т. е. не позволяет включить подачу от ходового вала.

При открытом замке (положение II на рис. 38, справа) выступ втулки В выходит из выреза гайки Б и позволяет, перемещая ее включать подачу от ходового вала. При этом выступы сместившейся гайки Б не позволяют повернуть рукоятку Г влево и замкнуть замок ходового винта.

3. Смазка станка

Для надежной работы станка требуется своевременная смазка всех его трущихся частей. Схема смазки станка 1А62 показана на рис. 39; места смазки указаны цифрами.

Смазка трущихся деталей коробки скоростей производится машинным маслом марки Л методом разбрызгивания. Для этого в корпус коробки заливают такое количество масла, чтобы наиболее низко расположенное зубчатое колесо было немного погружено в него. Вращаясь, колесо разбрызгивает масло, которое попадает на другие зубчатые колеса и в подшипники коробки скоростей. На передней стенке корпуса передней бабки имеется окошечко маслоуказателя (контрольный глазок), показывающее нормальный уровень масла в коробке скоростей.

В коробке скоростей станка 1А62 масло непрерывно подается в передний подшипник шпинделя и фрикционную муфту по трубкам от плунжерного насоса, задний же подшипник шпинделя имеет фитильную смазку. Насос засасывает масло из масляной ванны коробки скоростей и пропускает его через пластинчатый фильтр, где масло очищается. За исправной работой насоса и фильтра токарь должен следить через окошечко маслоуказателя.

Смену масла в коробке скоростей необходимо производить раз в 1-1 1/2 месяца. После спуска отработанного масла через сливной патрубок коробку скоростей и фитили промывают бензином или чистым керосином. При заливке необходимо предварительно профильтровать масло через сетку.

Смазка шариковых подшипников приводного шкива 12 производится техническим вазелином. Раз в год эти подшипники необходимо прочистить и наполнить свежим вазелином.

Подшипники и зубчатые колеса коробки подач смазываются машинным маслом марки Л, заливаемым до уровня маслоуказателя.

Механизм коробки подач смазывается разбрызгиванием масла зубчатыми колесами и, кроме того, при помощи фитилей, заложенных в трубках. Масло подается из резервуаров, находящихся в верхней части корпуса коробки подач под крышкой. Заполнение маслом этих резервуаров производится по мере надобности. Промывают фитили одновременно с коробкой скоростей.

Такой же фитильной смазкой из резервуаров, расположенных в верхней части фартука, смазываются трущиеся детали фартука . Масло в эти резервуары заливают раз в смену через отверстия 21 и 22 (см. рис. 39) в каретке. Смазка падающего червяка производится маслом, заливаемым в корпус фартука через отверстие во фланце 7 до нижнего края этого отверстия.

Каретка и части суппорта смазываются с помощью масленок 14-19 и 23-25. Такие же две масленки 26 и 27 предусмотрены для смазки пиноли, винта и подшипника задней бабки. Опоры ходового винта, ходового вала и вала переключения смазываются через масленки 3, 4, 9 и 10 машинным маслом марки Л раз всмену.

Подшипник вертикального валика механизма переключения смазывается через масленку 13 раз в неделю машинным маслом марки Л.

Кроме того, на станке 1А62 имеются колпачковые масленки 2 для смазки подшипников гитары и масленки 5 и 6 для смазки подшипников зубчатых колес реверса в фартуке. Масленки эти пополняются техническим вазелином раз в пять дней.

Один раз в смену перед началом работы необходимо смазывать машинным маслом из ручной масленки направляющие станины и суппорта. После смазки для равномерного распределения ее по всей поверхности направляющих нужно вручную переместить каретку вдоль станины вперед и назад несколько раз. Перед нарезанием резьбы резцом необходимо смазывать из ручной масленки резьбу ходового винта 8 по всей его длине.

4. Токарно-винторезный станок модели 1К62

Универсальный токарно-винторезный станок 1К62 (рис. 40) выпускается заводом «Красный пролетарий» им. А. И. Ефремова взамен станка 1А62 и предназначен, как и последний, для выполнения самых разнообразных токарных работ, в том числе и для нарезания всевозможных резьб: метрической, дюймовой, модульной и других.

Техническая характеристика станка . Высота центров над станиной 215 мм. Расстояние между центрами 710, 1000 и 1400 мм. Наибольший диаметр точения над станиной 400 мм. Наибольший диаметр точения над нижней частью суппорта 220 мм. Наибольший диаметр обрабатываемого прутка, проходящего через отверстие шпинделя, 42 мм. Конус передней части отверстия в шпинделе - Морзе № 6. Наибольшая длина точения 640, 930 и 1330 мм. Количество рабочих скоростей шпинделя 24. Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту при рабочем ходе от 12,5 до 2000. Предел продольных и поперечных подач 0,075-4,46 мм/об.
Шаги нарезаемых резьб: а) метрической - от 1 до 12 мм; б) дюймовой- от 2 до 24 ниток на 1"; в) модульной -от 0,51pi до 48pi мм. Увеличение шага резьб в 8 и 32 раза.
Мощность главного электродвигателя 10 квт. Число оборотов электродвигателя 1450 об/мин.

Станок 1К62 предназначен для использования в механических, инструментальных и ремонтных цехах и отличается значительной мощностью (N = 10 квт) и высокой быстроходностью шпинделя (n макс =2000 об/мин), что позволяет наиболее полно использовать режущие свойства современного твердосплавного инструмента. Кроме того, станок 1К62 приспособлен для производительной обработки с большими подачами (s макс = 4,46 мм/об).

На рис. 40 дан общий вид станка 1К62 и показаны органы управления.

Основные особенности токарно-винторезного станка 1К62 заключаются в следующем. Коробка скоростей имеет 24 различные скорости вращения шпинделя (от 12,5 до 2 тысяч оборотов в минуту) при прямом ходе 1 и 12 скоростей при обратном (ускоренном) ходе. Управление скоростями ведется при помощи рукояток 1 и 4 (см. рис. 40), согласно таблице на стр. 62. Скорости станка 1К62 увеличены по сравнению со станком 1А62 почти в 1,7 раза.

Практически вследствие повторения, одного из чисел оборотов (n = 630 об/мин) в станке 1К62 имеется только 23 различные скорости вращения шпинделя.

Для пуска и останова главного электродвигателя на станке имеется кнопочная станция 17, смонтированная на правой верхней части суппорта.

Число подач суппорта 48, от 0,075 до 4,46 мм/об. Переключения коробки подач на шаг резьбы и подачу осуществляется всего лишь двумя рукоятками 22 и 23 (вместо пяти рукояток, имеющихся на станке 1А62).

Управление ходами каретки и суппорта осуществляется одной рукояткой 10, расположенной с правой стороны фартука. Особенность этой рукоятки заключается в том, что с направлением ее поворота совпадает направление подачи резца: наклоняя рукоятку 10 от себя, включаем поперечную подачу по направлению к центру; наклоняя рукоятку 10 на себя, получаем поперечную подачу от центра; при наклоне рукоятки 10 влево суппорт перемещается к передней бабке, при наклоне вправо - к задней бабке.

Рукояткой 10 производится также быстрое перемещение суппорта с резцом в тех же четырех направлениях. Для этих целей следует нажать кнопку, встроенную в шарик рукоятки 10, которая и включит электродвигатель для ускоренного перемещения суппорта.

Задняя бабка станка 1К62 при выполнении сверлильных работ может получать механическую подачу от суппорта, благодаря чему увеличивается производительность и облегчаются условия труда.

Для защиты рабочего от сходящей стружки на станке имеется специальный экран с козырьком из небьющегося стекла.

Для обработки деталей сложного профиля на станке имеется особое - устройство - гидрокопировальный суппорт.

На станке 1К62 в фартуке имеется кулачковая предохранительная муфта для автоматического выключения подачи, когда суппорт встретит неподвижно закрепленный упор.

5. Многорезцовые токарные станки

При изготовлении больших партий деталей ступенчатой формы, допускающих обработку одновременно несколькими резцами, применяют многорезцовые токарные станки (рис. 41).

Принцип работы многорезцовых станков заключается в том, что обработка на.этих станках производится одновременно несколькими резцами, расположенными в нескольких суппортах.

Суппорты многорезцовых станков снабжены специальными блочными резцедержателями, позволяющими закреплять одновременно по нескольку резцов в каждом.

При работе на многорезцовых станках значительно сокращается длина рабочего хода суппорта и, следовательно, уменьшается машинное время.

6. Револьверные станки

В серийном производстве однородных деталей, имеющих в большинстве случаев осевые отверстия, токарная обработка производится обычно на револьверных станках.

Револьверный станок представляет собой видоизменение обычного токарного станка и отличается от него наличием револьверной головки, устанавливаемой вместо задней бабки. В револьверной головке и боковом резцедержателе можно закрепить большое количество различных режущих инструментов и производить почти все токарные работы.

Преимущества револьверных станков по сравнению с токарными заключаются в следующем:
1. Сокращается вспомогательное время на смену и установку инструмента, на измерение обрабатываемой детали во время работы (при работе по упорам).
2. В возможности сокращения машинного времени за счет одновременной обработки детали от револьверной головки и бокового суппорта.

На рис. 42 показан в общем виде револьверный станок произ водства завода им. Орджоникидзе, на котором можно производить патронные и прутковые работы. Револьверная головка 2 расположена на суппорте 1 и перемещается вдоль станины. Револьверная головка вращается вокруг вертикальной оси и имеет ряд отверстий для закрепления режущего инструмента.

В револьверных станках других моделей револьверная головка вращается вокруг горизонтальной оси.

Резцовая головка 4, расположенная на суппорте 3, предназначена для выполнения как продольного, так и поперечного точения.

Рабочие перемещения револьверной и резцовой головок управляются упорами, ограничивающими продольное и поперечное перемещение инструментов.

7. Токарные автоматы

В крупносерийном и массовом производствах для токарной обработки применяют токарные автоматы и полуавтоматы.

Автоматами называются станки, на которых, после того как станок налажен, обработка производится без непосредственного участия рабочего.

Все движения в этих станках (установка и закрепление детали, подвод и отвод инструмента, переключение механизмов станка и др.) производятся автоматически. В обязанности рабочего, обслуживающего автомат, входит периодическая загрузка станка материалом, периодический контроль качества изготовляемых деталей, общее наблюдение за работой автомата.

Токарные автоматы подразделяются на одношпиндельные и многошпиндельные .

Одношпиндельные токарные автоматы могут обрабатывать детали из прутка или из штучных заготовок.

На рис. 43 показана кинематическая схема одношпиндельного пруткового токарного автомата.

Управление работой автомата осуществляется распределительным валом 3, на котором закреплены барабаны и кулачки, приводящие в движение различные части автомата. Так, барабан 2 управляет подачей прутка, барабан 1 - зажимом прутка, кулачок 7 - перемещением поперечных салазок 6 суппорта, барабан 5 - перемещением суппорта 4 продольной подачи. Деталь окончательно изготовляется в течение одного оборота распределительного вала 3.

Полуавтоматами называются станки, отличающиеся от автоматов лишь тем, что снятие готовой детали и установка новой заготовки производятся рабочим, обслуживающим станок. Обработка же деталей производится, как и у автомата, без участия рабочего. К станкам, работающим по полуавтоматическому циклу, относятся современные многорезцовые токарные станки.

8. Приводы токарных станков

По способу передачи станку движения от источника энергии приводы станка можно подразделить на два типа - индивидуальный и групповой.

У современных станков применяется индивидуальный привод : каждый станок приводится в движение собственным электродвигателем. Электродвигатель можно расположить на задней стенке станины, как это сделано у станка 1А62 (см. рис. 2, б), или внутри левой ножки (тумбы) станка, как это имеет место в станке 1К62. Последний способ очень удобен, так как электродвигатель не занимает добавочного места в цехе, не мешает рабочему и, кроме того, весь привод защищен от пыли, грязи и попадания стружки.

9. Правила ухода за токарным станком

Чистка станка . Ежедневно, по окончании смены, станок нужно очистить от стружки, а направляющие станины и суппорта- от эмульсии и грязи, протереть насухо концами и смазать тонким слоем смазки.

Конические отверстия шпинделя передней бабки и пиноли задней бабки перед закреплением в них инструмента или центра нужно тщательно очистить от грязи. Эти отверстия всегда должны быть чистыми и не иметь вмятин и забоин. От их исправного состояния зависит точность работы станка.

Смазка станка . Важнейшее правило ухода за станком- своевременная смазка всех трущихся частей станка. Подробно условия смазки станка приведены на стр. 58-60.

Уход за приводными ремнями . Необходимо постоянно следить, чтобы на приводные ремни не попадали смазочные материалы: засаленный ремень начинает проскальзывать по шкиву, плохо тянет и быстро срабатывается. Натяжение ремня не должно быть слишком тугим или слишком свободным. В первом случае будут сильно изнашиваться и нагреваться подшипники, во втором случае ремень будет проскальзывать.

Особое внимание необходимо уделять правильности установки и действия ограждений и предохранительных приспособлений у движущихся и вращающихся частей станка. Их следует всегда содержать в исправности и не снимать во время работы станка.

10. Паспорт токарного станка

Для наиболее рационального использования токарного станка необходимо располагать его основными данными. Для этого на каждый станок составляется паспорт, содержащий все сведения, необходимые для полной и точной характеристики станка.

В паспорте помещаются общие сведения, характеризующие тип станка, модель, назначение, завод-изготовитель и т. д. В паспорте приводятся основные размеры станка, наибольшие размеры обрабатываемых на нем деталей, размеры мест крепления инструмента и данные о суппорте, шпинделе и задней бабке. Затем указываются прилагаемые к станку принадлежности и приспособления, служащие для закрепления деталей и инструмента, для настройки и обслуживания станка и для специальных работ.

Далее в паспорте приводятся кинематическая схема станка и данные о зубчатых и червячных колесах, червяках, винтах и др., а также приводятся, данные, относящиеся к механизму главного движения и механизму подач, а именно: положения рукояток и соответствующие им числа оборотов шпинделя в минуту; наибольшие допустимые крутящие моменты на шпинделе; мощности на шпинделе; сменные зубчатые колеса гитары; подачи на один оборот шпинделя; допускаемые нагрузки наиболее слабых звеньев станка и т. д.

В паспорте указывается тип и характеристика электродвигателя, характеристика ремней, подшипников шпинделя,- фрикционной муфты и др.

В паспорте дается эскиз станка и указывается назначение каждой из рукояток управления.

Сведения об изменениях, произведенных в станке в связи с применением передовых методов работы (замена электродвигателя, шкивов зубчатых колес, увеличение ширины ремней, замена плоских ремней клиновидными, улучшение смазки подшипников, применение шариковых подшипников взамен подшипников скольжения и др.), вносятся в паспорт.

В приложении 1 в качестве примера приведен паспорт токарно-винторезного станка модели 1А62 производства завода «Красный пролетарий» (паспорт приведен в неполном виде).

Контрольные вопросы 1. Какими основными размерами характеризуются токарные станки?
2. Дайте краткую характеристику станка 1А62.
3. Назовите по схеме (см. рис. 35) назначение рукояток управления станком.
4. Для чего служат кинематические схемы?
5. Расскажите по кинематической схеме устройство коробки скоростей станка 1А62.
6. Расскажите по кинематической схеме устройство коробки подач станка 1А62.
7. Расскажите по кинематической схеме устройство фартука станка 1А62.
8. Для чего служит падающий червяк?
9. Для чего служит механизм блокировки? Как работает блокировочный механизм, показанный на рис. 38?
10. Перечислите правила ухода за токарным станком.
11. Какой станок называется лобовым? Чем он отличается от обычного токарного станка?
12. Чем отличается карусельный станок от лобового? В чем его преимущества?
13. В каких случаях применяют многорезцовые токарные станки?
14. Чем отличается револьверный станок от токарного? В чем его преимущества?
15. Какие станки называются автоматическими? Чем они отличаются от полуавтоматических станков?

Токарные станки составляют наиболее многочисленную группу металлорежущих станков и являются весьма разнообразными по размерам и по типам.

Основными размерными характеристиками токарных станков являются:

наибольший допустимый диаметр обрабатываемой детали над станиной ; более часто этот размер выражают высотой центров над станиной, что характеризует наибольший допустимый радиус (полудиаметр) обрабатываемой детали над станиной;

расстояние между центрами , т. е. расстояние, равное наибольшей длине детали, которая может быть установлена на данном станке при смещении задней бабки в крайнее правое положение (без свешивания) при выдвинутой до отказа пиноли.

Все токарные станки по высоте центров могут быть разделены на три группы:

1) мелкие станки - с высотой центров до 150 мм;

2) средние станки - с высотой центров 150 - 300 мм;

3) крупные станки - с высотой центров свыше 300 мм.

Мелкие станки имеют расстояние между центрами не свыше 750 мм, средние - 750, 1000 и 1500 мм, крупные - от 1500 мм и выше.

Наибольшее распространение на машиностроительных заводах имеют средние токарные станки.

По типам различают:

Токарно-винторезные станки , предназначенные для выполнения всех основных токарных работ, включая нарезание резьб резцом при помощи ходового винта; эти станки имеют самое широкое распространение.

Токарные станки, не имеющие ходового винта , применяемые для выполнения разнообразных токарных работ, за исключением нарезания резьбы резцом.

К станкам токарной группы относятся также лобовые и карусельные станки.

Лобовые станки , снабженные планшайбой большого диаметра (до 2 м и более), служат для обтачивания крупных деталей малой длины - шкивов, маховиков, больших колец и т. д.

Карусельные станки имеют вертикальную ось вращения и, следовательно, горизонтальную поверхность планшайбы (стола).Применяются они для обработки деталей большого диаметра и малой длины.Строят их с диаметром стола до 25 м.

При обработке больших партий деталей, которые по конструкции допускают одновременную обработку несколькими резцами, применяют так называемые многорезцовые токарные станки .

При изготовлении больших партий деталей, имеющих в большинстве случаев осевые отверстия, токарная обработка производится обычно на револьверных станках .

В условиях крупносерийного и массового производства револьверные станки вытесняются более производительными токарными автоматами и полуавтоматами .

Кроме того, в машиностроении применяют различные специальные токарные станки , предназначенные для обработки какого-нибудь определенного рода деталей - коленчатых валов, прокатных валиков, паровозных и вагонных осей, бандажей и колес, кулачковых валиков и т. д.

Токарные станки каждого типа в зависимости от размеров обрабатываемых деталей и особенностей конструкции отдельных узлов и элементов различаются по моделям.Каждой модели станка присвоен определенный шифр, например 1616, 1А62, 1К62 и т. п.

В настоящее время отечественные станкостроительные заводы выпускают большое количество различных токарно-винторезных станков.

Металлорежущие станки с программным управлением представляют собой самую разнообразную и совершенную группу машин, в которой широко используются средства автоматики и электроники, электрические, механические, гидравлические, пневматические и другие устройства. Тип станка определяется выбранным технологическим процессом механической обработки, схемой резания и применяемым инструментом. Схемы резания определяют кинематические связи между инструментом и заготовкой, при этом должны быть обеспечены необходимые требования чертежа: точность и заданная шероховатость обработки поверхности, а также производительность и экономичность обработки. Настройка станка заключается не только в сообщении его исполнительным органам согласованных взаимосвязанных движений, но и в задании наивыгоднейших режимов резания. Процесс обработки (цикл) записывают в программоносителе станка, при этом корректируют режимы резания, учитывая характеристики станка. Рекомендуемые скорость резания, сила и мощность резания определяют по известным эмпирическим формулам из курса «Резание металлов» или по специальным картам технологических нормативов, имеющимся, например, в работе. Снятие стружки на станках осуществляется рабочими движениями, к которым относятся главное движение и движения подачи.

В токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных станках главное движение - вращательное, в строгальных, долбежных, протяжных станках - возвратно-поступательное. Главное движение сообщается инструменту (например, во фрезерных, сверлильных, поперечно-строгальных станках) или заготовке (например, в токарных, продольно-строгальных станках). Движение подачи сообщается инструменту или заготовке. Для обработки некруглых отверстий любой формы в токонепроводящих материалах, обладающих высокой твердостью, применяют ультразвуковые станки, в которых инструмент имеет колебательное движение высокой частоты вдоль своей оси.

В каждом станке имеются и вспомогательные движения. К ним относятся движения: транспортирования и закрепления заготовки, подвода и отвода инструмента, включения, выключения, переключения скоростей и подач и т. д. Если рабочие движения автоматизированы, то вспомогательные движения можно осуществлять как автоматически, так и вручную. В некоторых станках для получения заданной формы и конфигурации детали используют дополнительные формообразующие движения, кинематически связанные с основными движениями станка (например, движение образования винтовой поверхности при фрезеровании резьб, движение обката при нарезании зубчатых колес, червяков, шлицевых валов в зубообрабатывающих станках). Основные типы, параметры станков и размеры станков с ЧПУ должны соответствовать требованиям ГОСТ 21608-76-ГОСТ 21613-76. В стандартах указаны направления координатных осей, дискретность задания перемещений по осям, конусности шпинделей.

Некоторые виды станков и направления движений рабочих органов представлены на рис. 1.

Токарные станки (рис. 1, а). Ось X перпендикулярна оси шпинделя, ось Z параллельна ей.

Фрезерные станки (рис. 1, б). Обрабатываемая заготовка устанавливается на столе станка и совершает движения формообразования по трем координатам X, У и Z или по двум координатам X и Y, а по третьей координате движение осуществляет инструмент, установленный в шпинделе станка.

Сверлильные станки (рис. 1, в). В станках вместо привычных форм шпинделей появились револьверные головки для автоматической смены инструмента, крестовые столы и инструментальные магазины.

Горизонтально-расточные и координатно-расточные станки (рис. 1, г) с инструментальным магазином объединили в себе эксплуатационные качества целого ряда станков обычного исполнения.

Многооперационные станки (рис. 1, д) обеспечивают выполнение многих технологических операций при обработке сложных деталей с разных сторон без их перебазирования и, как правило, с автоматической сменой инструмента. Использование многооперациоиных станков позволяет упростить технологический процесс изготовления деталей: обработку можно вести за один уставов. Производительность труда на многооперационных станках в 4 - 10 раз выше, чем на универсальных.

Основные детали и механизмы станков. Можно назвать три основные группы узлов, определяющих вид, размеры и тип станка.

• Корпусные (базовые) узлы - станины, стойки, колонны, поперечины, которые определяют основу станка и взаимное расположение всех узлов.
• Узлы для закрепления заготовки - стол, передняя и задняя бабки или ползун, которые определяют характер движения обрабатываемой детали.
• Узел закрепления инструмента (позиционер) - суппорт, револьверная головка, бабка инструментального шпинделя, которые определяют расположение по отношению к обрабатываемой детали и характер движения инструмента. В современных станках широко применяют унифицированные узлы, блоки, модульные конструкции, которые используют в станках разного назначения! токарных, фрезерных, сверлильных и в других, что удешевляет производство станков, их эксплуатацию и ремонт. Назовем основные унифицированные узлы: автоматические коробки скоростей (АКС), механические вариаторы, комплектные электроприводы с асинхронными электродвигателями и электродвигателями постоянного тока, электромагнитные и тормозные муфты, передачи винт-гайка качения, беззазорные редукторы, гидростатические передачи, гидропанели, системы смазывания и охлаждения, инструментальные головки и блоки, револьверные головки, резцедержатели, устройства управления ЧПУ, устройства наладки инструментов вне станка и др.

Рабочие органы управления станков с ЧПУ выполняют в вида электрических кнопок, тумблеров, переключателей. Эти органы совместно с сигнализирующей аппаратурой позволяют выполнять работы как в автоматическом (от программоносителя), так и в ручном режимах, и наблюдать за правильностью выполнения работ. Обычно станок с ЧПУ имеет два или три пульта управления. Один размещается на системе ЧПУ, второй (оперативный) располагается вблизи рабочих органов, третий пульт служит для включения станка и основных его систем, он может быть расположен вдали от рабочих органов станка.

Исполнительные механизмы приводов подач станков с ЧПУ предназначены для реализации точных перемещений рабочих органов на значительные расстояния, содержат замкнутые зубчатореечные, зубчато-червячные и шарико-винтовые передачи, в которых с помощью разветвленных кинематических цепей и нагрузочных устройств (суппортов, салазок, столов, стоек) обеспечивается их неразмыкание, автоматическая силовая выборка зазоров.

Перспективы развития станков с программным управлением. В одиннадцатой пятилетке будет продолжаться опережающий выпуск’станков’с ЧПУ. Технический уровень станков с ЧПУ повышается в результате применения базовых конструкций и соответствующей номенклатуры комплектного оборудования систем ЧПУ, модульных конструкций, стандартных и унифицированных узлов. Требования точности и повышение производительности, для обеспечения которых необходимы жесткость, виброустойчивость, быстроходность, долговечность, в современных высокопроизводительных станках достигаются применением пластиковых и гидростатических направляющих, портальных конструкций станин. Применение вертикальных компоновок станков (вместо горизонтальных) способствует уменьшению занимаемых площадей и лучшему удалению стружки из зоны резания.

Развитие программного управления будет идти по пути создания и более простых станков с упрощенными устройствами ЧПУ, а также с применением самоприспособляющихся (адаптивных) систем управления.

Современные станки должны быть приспособлены для работы в автоматических линиях. Промышленные роботы (манипуляторы) обеспечат погрузку, разгрузку, транспортирование и контроль на автоматизированных участках, управляемых от ЭВМ. Технологичность конструкций, удобство обслуживания, безопасность работы на станках, быстрота и удобство регулировок обеспечат высокие экономические и эксплуатационные характеристики станков.

Программное управление и системное проектирование электроприводов станков на базе интегральной технологии и больших интегральных схем позволяют создавать микро-ЭВМ (микропроцессор МП), состоящую из оперативного и управляющего устройств, предназначенную для автоматического выполнения последовательности операций по записанной в оперативной памяти программе, которая может изменяться. Программное управление обеспечивает логическую гибкость, т. е. возможность использовать МП для выполнения различных функций во многих областях, с изменением программы работы изменяется функционирование процессора.

Электроприводы станков с устройствами автоматики также будут охватывать широкий круг разнообразных простейших контролеров, необходимых для управления относительно несложными объектами, например, измерительными приборами и промышленными роботами, автоматизированными устройствами технического диагностирования станочного оборудования, что удешевит ремонт и эксплуатацию станков.

Современная техника требует от рабочего повышенной реакции, продуманности действий и, следовательно, значительного нервного напряжения. Поэтому на станкостроительных заводах уделяется повышенное внимание эргономике и архитектуре станков, т. е. созданию станков с совершенными внешними формами, окраской, удобным расположением механизмов управления и сигнализации.

Выполнение требований эргономики и технической эстетики способствует сохранению здоровья трудящихся и росту производительности труда. Поэтому большое внимание уделяется хорошей организации рабочего места, удобному расположению инструмента, созданию доступа к рычагам, кнопкам и другим органам управления машиной. Все это в конечном итоге способствует повышению работоспособности рабочего, безопасности работы и созданию хорошего настроения.

Станки с ЧПУ принято классифицировать по поколениям. Станки каждого поколения могут иметь право на существование исходя из экономической целесообразности. Станки первого поколения - универсальные, станки второго поколения представляют собой конструкции, специально разработанные для ЧПУ, и станки третьего поколения характеризуются возможностью обеспечения комплексной обработки.

Устройства ЧПУ станков характеризуют и по применяемой элементной базе, программоносителю, структуре устройства и приводу подач. При этом одно и то же устройство может быть отнесено к различным поколениям в зависимости от принятого классификационного признака. По признаку элементной базы, различают следующие четыре поколения: 1 - на полупроводниковых схемах; 2 - на интегральных схемах малой интеграции; 3 - на интегральных схемах средней интеграции (СИС - средние интегральные схемы); 4 - на интегральных схемах большой интеграции (БИС).

По признаку программоносителя различают три поколения:

• 1 - магнитная лента с записью программы унитарным кодом или фазомодулированным сигналом;
• 2 - перфолента пятидорожковая с записью программы в коде БЦК-5;
• 3 - перфолента восьмидорожковая с записью программы в коде ISO.

По признаку структуры различают три поколения:

• 1 - автономное устройство с постоянной структурой NC (Numerat Control);
• 2 - автономное устройство с переменной структурой CNC (Computer Numerat Control);
• 3 - центральная ЭВМ с периферийными устройствами DNC (Direct Numerat Control) - управление от одной ЭВМ.

По признаку привода подач различают следующие поколения: 1 - привод с максимальной частотой до 1000 Гц (шаговый с электродвигателями постоянного тока); 2 - шаговый с максимальной частотой 8000 Гц, частота приемистости (частота наброса) 2000 Гц; 3 - шаговый с максимальной частотой 16 000 Гц; 4 - привод от высокомоментных электродвигателей постоянного тока с тиристорными преобразователями и силовыми шаговыми электродвигателями с максимальной частотой 16 000 Гц.

Повышение частоты обеспечивает повышение скорости перемещения рабочих органов станка, а, следовательно, производительности. Повышение точности обработки обеспечивают уменьшением дискретности. В устройствах ЧПУ с приводом подачи четвертого поколения обеспечены дискретность 0,001 мм и скорость быстрого перемещения 10 м/мин. Однако известны устройства подачи при дискретности 0,001 мм и скорости быстрого перемещения до 20 м/мин.

Устройства с постоянной структурой выпускают для различных групп станков: токарных («Контур-2ПТ», Н-22), фрезерных («Контур-ЗП», Н-33), координатно-расточных («Размер-2М», П-33), шлифовальных (Ш-111М, П-111), электроэрозионных («Контур-2П-67»). Эти устройства имеют ввод кодированной программы на перфоленте.

Устройства с переменной структурой возникли позднее. Устройства с переменной структурой строятся на основе микро-ЭВМ либо микропроцессоров (класса СNС). Важной особенностью систем СNС является возможность хранения всей управляющей программы в памяти. Это позволяет выполнять редактирование программы непосредственно у станка.