Устройство и характеристики токарно-винторезного станка

Токарно-винторезный станок – это режущее оборудование для обработки заготовок точением. Обработка производится путем одновременного вращения заготовки и рабочего движения резца – по направлению к оси детали вдоль неё.

Данный тип станков является универсальным металлорежущим оборудованием и повсеместно применяется для изготовления или восстановления деталей из стали и других материалов. В зависимости от параметров, токарно-винторезные станки могут использоваться и в домашних мастерских, и на крупных промышленных предприятиях для серийного производства деталей.

Особенности конструкции

Токарно-винторезный станок состоит из унифицированных узлов и механизмов обеспечивающие фиксацию и вращение заготовки, а также рабочее движение резца. Основные узлы и детали оборудования:

• станина;
• суппорт станка;
• коробка регулировка скорости;
• передняя бабка;
• задняя бабка;
• шпиндель;
• двигатель;
• тумбы оборудования;
• гитары шестерен;
• коробка выбора и смены подач;
• фартук;
• ходовой валик;
• ходовой винт.

Следует отметить, что основные узлы токарно-винторезных станков различных производителей имеют одинаковую схему расположения и сходные наименования. Во многих случаях они идентичны и взаимозаменяемые.

Механизмы устройства

Универсальные токарные станки состоят из механизмов и типовых узлов, к которым относятся:

• Ходовой винт — это основной элемент устройства, который отличает его от модели простой токарной.
• Коробка, которая обеспечивает смену и выбор подач.
• Фартук устройства. В нём происходит преобразование вращения валика или винта в поступательное движение суппорта с инструментом.
• Ходовой валик.
• Гитары шестерён. Это модуль, который необходим для передачи вращательного движения с одного на другой узел станка.
• Тумбы оборудования. Играют роль подставок. Основные узлы управления оборудования и обрабатываемый элемент, благодаря им, находятся на удобной высоте для визуального контроля.
• Электрическое оборудование.
• Шпиндель — основной узел токарного станка. Он зажимает заготовку и вместе с ней вращается. Режущий инструмент при этом перемещается в двух независимых координатах — поперёк и параллельно оси вращения. Чем конструкция шпинделя и его двигатель проводной мощнее, тем производительность оборудования выше по скорости снятия с заготовки металло — стружки и тем массивнее элементы он способен обработать.
• Несущая станина. На ней монтированы все механизмы оборудования.
• Коробка, которая обеспечивает регулировку скоростей.
• Задняя и передняя бабка. Передняя бабка — это узел токарного оборудования, который необходим для вращения и поддержания обрабатываемого элемента. Задняя бабка нужна для поддержки другого конца обрабатываемого элемента. Может применяться для установки метчика, развёртки, сверла и прочих инструментов.
• Суппорт станка необходим для закрепления режущего инструмента и передачи ему движений подачи. Он включает в себя каретки — нижние салазки, которые двигаются по направляющим станины. Перпендикулярно оси вращения элемента по направляющим нижних салазок перемещаются салазки поперечные, на которых расположены резцовая каретка и резцедержатель. Каретка резцовая к оси вращения элемента может проворачиваться под различным углом.

Характерным для этого оборудования является то, что конструктивные элементы разных моделей имеют одинаковые название и расположение. Станки этой категории, которые выпущены разными заводами-производителями, по своей конструкции почти идентичны (в том числе и с числовым программным управлением).

Для управления рабочими системами токарные станки оснащены различными рычагами и рукоятками. В частности, к ним относятся:

• Элемент управления направлением движения шпинделя и его остановкой.
• Элемент, который отвечает за фиксацию задней бабки.
• Управляющий элемент параметрами перемещения суппорта.
• Орган управления параметрами подачи.
• Штурвал, отвечающий за передвижение пиноли.
• Элемент, который отвечает за автоматический пуск продольной подачи и фиксацию пиноли.
• Отключение и включение основного двигателя.
• Элемент управления для выбора направления резьбы, которую нужно нарезать.
• Управляющий элемент для отключения и включения вращения ходового винта.
• Рукоятка, которая предназначена для управления верхними салазками.
• Орган управления, который определяет направление движения салазок (поперечное или продольное).
• Рукоятка, которая отвечает за выбор категории шага резьбы.
• Орган управления, который отвечает за выбор параметров резьбы нарезаемой (подача или шаг).
• Рукоятка, при помощи которой изменяется скорость вращения шпинделя.

Возможности и технологии

Токарно-винторезный станок предназначен для выполнения ряда операций:

• Обточка и расточка цилиндрических и конических поверхностей.
• Расточка фасонных поверхностей.
• Сверление и развертка отверстий.
• Зенкерование отверстий.
• Подрезка и обработка торцов.
• Отрезание заготовки.
• Нарезание резьбы.

Кратко остановимся на основных технологиях обработки. При обточке наружных цилиндрических поверхностей используется проходной резец. Припуск по длине заготовки составляет от 7 до 12 мм для отрезания и обработки торцов. При торцевании используются несколько типов инструмента – подрезные, упорные и прямые проходные резцы.

На токарно-винторезном станке можно прорезать канавки требуемой глубины. Для этого необходима минимальная скорость вращения шпинделя и специальный резец. Аналогично производится и отрезание детали от заготовки. Отрезной резец вырезает канавку до диаметра 2-2,5 мм, и деталь отламывается под собственным весом.

Основные конструктивные элементы

Принципиальные схемы токарного винторезного станка не существенно отличаются друг от друга. Практические все модели, входящие в эту группу, могут использоваться для проведения следующих операций:

1. Развертывания отверстий.
2. Выполнения операций по обтачиванию и растачиванию поверхностей. Токарно-винторезный станок имеет устройство, которое позволяет изменять как наружную, так и внутреннюю цилиндрическую поверхность. При этом тело вращения может быть коническим или фасонным.
3. Рассматривая токарно-винторезные станки и их назначение следует уделить внимание возможности подрезки и обработки торцевых поверхностей.
4. При установке соответствующей оснастки и режущего инструмента можно выполнять операции, связанные со сверлением и зенкированием.
5. Многие токарно-винторезные станки имеют технические характеристики, позволяющие проводить нарезание резьбы на самых различных поверхностях.

Основные узлы токарно-винторезного станка

Токарно-винторезный станок может иметь описание с указанием того, для решения каких задач может проводится установка данного оборудования. Несмотря на отношение к одной группе, токарно-винторезные станки по металлу могут иметь различную конструкцию. Практически все модели имеют следующие конструктивные элементы:

1. Передние и задние бабки, в которых помещают основные системы: коробку скоростей, подач и электроснабжения.
2. Суппорт, предназначающийся для крепления режущего инструмента.
3. Детали токарного-винторезного станка образуют систему передачи вращения от электрического двигателя, которую называют коробкой скоростей.
4. Шпиндель. Кинематическая схема токарно-винторезного станка передает вращение шпинделю, в котором крепиться заготовка.
5. Несущая станина. Для того чтобы все узлы могли точно позиционироваться относительно друг друга, они крепятся жестко или подвижно, на станине. Данный элемент конструкции также предназначается для гашения вибрационной и иной нагрузки.
6. Токарно-винторезный станок имеет область применения в сфере нарезания резьбы, предусматривает наличие сменных гитарных шестерен. Путем подбора сменных колес проводится настраивание наиболее подходящего режима резания.
7. Электрический блок для управления оборудованием.
8. Фартук. Эта конструкция позволяет защитить зону резания, предотвратить разброс стружки и СОЖ. Кроме этого фартук может иметь и дополнительную оснастку.

Рассматривая основные узлы токарно-винторезного станка следует учитывать, что он отличается наличием ходового винта, а также возможностью проведения операции нарезания резьбы.

Модели токарно-винторезных станков могут быть предназначены для проведения самых различных технологических процессов, но зачастую имеют схожую компоновку. При этом разница заключается в качестве сборки и размерах основных силовых агрегатов.

Классификация токарно-винторезных станков

Данный тип станков выпускается в различных модификациях и классифицируется по следующим основным параметрам:

• Масса станка.
• Наибольшая длина заготовки, которую можно установить на станок.
• Наибольший диаметр детали.

Максимальная длина обрабатываемой заготовки зависит от расстояния между центрами. Наибольший допустимый диаметр заготовки современного оборудования находится в пределах от 100 мм до 4 метров. При этом максимальные длины и диаметры заготовок могут не совпадать в различных моделях станков. Например, при одном и том же допустимом диаметре длины могут быть различными.

В зависимости от массы существуют следующие категории токарно-винторезных станков:

• Легкие массой до 500 кг. Предназначены для обработки заготовок диаметром до 200 мм. В эту категорию входят настольные модели используемые в быту и небольших мастерских.
• Средние массой 4 тонн. Максимальный диаметр 250-500 мм.
• Крупные – масса до 15 тонн, наибольший диаметр 600-1250 мм.
• Тяжелые – масса до 40 тонн и более, максимальный диаметр заготовки от 1600 мм до 4 метров.

Типовой блок управления

Рассматривая современный универсальный токарно-винторезный станок следует уделить внимание блоку управления. Для указания основных параметров обработки устанавливаются рычаги и рукоятки, кнопки и другие блоки управления. К основным особенностям отнесем следующие моменты:

1. Как правило, устанавливается рукоятка для указания количества оборотов. Универсальный токарно-винторезный современный станок может изменять данный показатель, который выбирают в зависимости от требуемых режимов резания.
2. Токарно-винторезный станок имеет устройство, позволяющее образовывать резьбовую поверхность. Ее параметры устанавливаются при помощи специального блока управления. Не стоит забывать о том, что некоторые параметры можно задать исключительно путем установки требующихся сменных колес.
3. Есть и рукоятки, которые позволяют управлять суппортом. Токарно-винторезные станки имеют основные узлы, которые позволяют обеспечивать механическую подачу для быстрой установки позиции и обработки с неизменяемым показателем скорости перемещения.

Органы управления токарно-винторезных станков на примере модели 16К20

Токарно-винторезный станок с ЧПУ имеет более сложную компоновку. Это связано с тем, что подобное оборудование может работать без вмешательства оператора на промежуточных этапах.

Какие могут проводится операции?

Крупногабаритный или настольный токарно-винторезный станок устанавливается для образования деталей типа вал или фланец. Режущим инструментом выступает проходной резец, который подбирается под условия резания.

Валы Фланец

Кроме этого есть и подрезные резцы, которые можно использовать для обработки торцевых поверхностей. Образование канавок проводится при установке резцов упорного типа. Различные типы резцов применяются для проведения определенных операций. При этом уделяется внимание форме, а также виду используемого материала при изготовлении. Прецизионный токарно-винторезный станок также позволяет проводить основные виды работ.

Некоторые виды данного оборудования могут применяться и для выполнения сверлильных операций. Но стоит учитывать, что в данном случае сверло расположено вдоль оси заготовки. Принцип действия данной схемы сверления следующий: инструмент крепиться в специальной оснастке на задней бабке, находится в неподвижном состоянии, а вращение получает сама заготовка. Задняя бабка может перемещаться в продольном направлении для осуществления подачи.

Технические характеристики

При выборе наиболее подходящей модели всегда рассматриваются технические характеристики. Они определяют особенности работы и возможность применения в той или ной ситуации.

Основные технические характеристики заносятся в описание. К ним можно отнести:

1. Количество оборотов: минимальный и максимальный показатель. Основные технические характеристики определяют возможность обработки по заданным параметрам. Создавая чертеж технолог указывает то, при какой скорости вращения должно проходить резание.
2. Класс точности. В чертеж заносятся данные о том, с какой точностью должна проводится обработка. В ГОСТ установлены нормы определения класса точности, по которым маркируется оборудование.
3. Для того чтобы можно было регулировать показатель скорости вращения шпинделя устанавливается коробка передач. Установленные стандарты ГОСТ требуют указания в паспорте число передач.
4. Деталь может иметь самые различные размеры, что определяет возможность установки.
5. Вес и габаритные размеры.
6. Величина подачи и максимального перемещения по оси.

Все технические характеристики можно узнать их паспортных данных и другой документации.

Общий вид токарно-винторезного станка

Особенности УЦИ

Рассматривая прецизионный токарно-винторезный станок следует отметить его применимость в самых различных сферах.

Довольно большое распространение получили варианты исполнения с УЦИ. Данные виды токарного оборудования имеет высокую точность работы благодаря отображению осей основных органов на индикационном дисплее. Существует довольно большое количество моделей с УЦИ, каждая обладает своими особенностями. Прецизионный токарно-винторезный станок снабжается узлами, которые свойственны и остальным моделям, относящимся к этой группе. Токарно-винторезный станок с УЦИ обходится дешевле, чем токарно-винторезный станок с ЧПУ, что определяет рентабельность их установки в определенных случаях.

Для чего предназначен рассматриваемый блок? Этот цифровой блок позволяет контролировать положение различных элементов конструкции, а также вычислять требуемую информацию, к примеру, расстояние, на которое должен перемещаться суппорт или другой элемент. Производство подобных блоков началось относительно недавно, назначение некоторых моделей расширяется за счет их оборудования данным блоком управления.