Токарно-винторезный станок и его основные узлы

1 Устройство токарно-винторезного станка – основные узлы и механизмы

Универсальные токарно-винторезные агрегаты дают возможность осуществлять такие виды металлообрабатывающих операций, как:

• развертывание отверстий;
• обточка и расточка фасонных, конических, цилиндрических поверхностей;
• зенкерование;
• обработка и подрезка торцов;
• нарезание резьбы;
• сверление.

Все станки данной группы имеют идентичное устройство. Их основными сборочными единицами являются следующие узлы:

• суппорт;
• передняя и задняя бабка;
• коробка скоростей;
• станина;
• шпиндель;
• электро-пусковое оборудование;
• тумбы;
• гитары шестерен сменного типа;
• ходовой валик;
• фартук;
• коробка подач;
• ходовой винт (именно его наличие отличает токарно-винторезный агрегат от обычного токарного).

Примечательно, что все составные элементы рассматриваемых станков имеют не только одинаковое назначение и наименование, но и располагаются на одних и тех же местах.

Это означает, что агрегат 16К20, выпускавшийся комбинатом "Красный пролетарий" в 1970-х годах, и станок 1К62Д от челябинского ОАО "Станкомаш" похожи друг на друг, как два брата. Даже схема токарно-винторезного станка с числовым программным управлением (например, станка 16А20Ф3) отличается от более старых моделей лишь наличием этого самого ЧПУ.

Кроме основных узлов, агрегаты токарно-винторезной группы располагают рядом управляющих рукояток, с помощью которых оператор выполняет свою работу на станке. Существуют следующие рукоятки:

• изменения частоты вращения шпинделя;
• задания шага и подачи нарезаемой резьбы;
• установки увеличенного либо нормального шага резьбы;
• передвижения (продольного и поперечного) салазок;
• передвижения верхних салазок;
• запуска и отключения ходового винта (его гайки);
• выбора направления выполнения резьбы (право- либо левозаходной);
• запуска и отключения основного электрического двигателя;
• фиксации пиноли;
• запуска автоматической продольной подачи;
• передвижения пиноли (эту рукоятку обычно называют штурвалом);
• запуска и остановки подачи;
• переключения суппорта в режим ускоренного перемещения;
• фиксации задней бабки;
• остановки шпинделя и изменения направления движения данного элемента станка.

2 Принципы классификации агрегатов токарно-винторезной группы

Описываемое оборудование подразделяется на несколько видов по трем технических характеристикам:

• весу станка;
• максимальной длине изделия, которое можно обрабатывать на конкретном агрегате;
• максимальному диаметру детали, с которой может справиться станок.

Наибольшая длина заготовки, подвергаемой обработке, зависит от интервала между центрами токарной установки. Ряд максимальных сечений обработки для рассматриваемого нами оборудования начинается диаметром в 100 миллиметров и заканчивается диаметром в 4 000 миллиметров. Важно знать, что разные станки при одинаковом показателе допустимого сечения заготовки нередко характеризуются разными величинами длины обрабатываемого изделия.

По весу все токарно-винторезное оборудование подразделяют на четыре класса:

• до 400 тонн – тяжелые станки (наибольший диаметр детали для обработки в них равняется 1600–4000 мм);
• до 15 тонн – крупные (диаметр варьируется от 600 до 1250 мм);
• до 4 тонн – средние (от 250 до 500 мм);
• до 0,5 тонны – легкие (от 100 до 200 мм).

Под легкими станками обычно понимают настольные их модификации, используемые домашними умельцами в частных целях и небольшими предприятиями:

• опытными и экспериментальными участками заводов;
• часовыми фирмами;
• приборостроительными компаниями.

Тяжелые и крупные агрегаты обычно применяются в энергетическом и тяжелом машиностроении. Также используются они для специальной обработки различных механизмов:

• роторов турбин;
• колесных пар железнодорожных вагонов;
• элементов прокатных станов на металлургических заводах.

Большая же часть токарных операций выполняется на установках, относимых к средней группе. На них приходится порядка 80 процентов всех работ по металлобработке. Они позволяют осуществлять получистовые и чистовые операции, нарезать разнообразные по своему характеру резьбы.

Конструкция таких станков отличается большим диапазоном подач рабочего инструмента и частот вращения шпинделя, достаточной жесткостью. Они оснащаются приемлемыми по мощности электродвигателями, что дает возможность производить на весьма экономичных режимах обработку металлических и других изделий с использованием инструментов, изготовленных из сверхтвердых сплавов и твердых материалов.

Кроме того, агрегаты средней массы снабжаются множеством специальных приспособлений с целью расширения их технологического потенциала. Подобные "навороты" увеличивают качество обработки заготовок на токарных агрегатах и облегчают труд токарей. За счет данных приспособлений станки становятся в разы более автоматизированными и удобными в эксплуатации.

Токарные установки с программным управлением (с ЧПУ) в СССР изготавливались достаточно-таки активно. Выпуском таких станков занимался ленинградский завод (модель ЛА155), куйбышевский (16Б16) и другие. Агрегаты с ЧПУ обычно используются крупными предприятиями при многооперационной обработке большой номенклатуры продукции, которую выпускают мелкими партиями (не более пары сотен штук). Высокая повторяемость металлобработки и небольшое время переналадки делают станки с программным управлением незаменимыми в описанной ситуации.

3 Распространенные приемы работы на станках токарно-винторезной группы

Чаще всего на токарном оборудовании производят обработку (при помощи проходных резцов) цилиндрических внешних поверхностей. Деталь в этом случае вставляется в патрон с припуском от 7 до 12 миллиметров (подразумевается, что необходимая длина изделия будет меньше именно на указанную величину). Потребность в таком "запасе" обусловлена тем, что токарю нужно будет отрезать готовую заготовку, а также произвести обработку ее торцов.

Для подрезки торца используют упорные или прямые проходные, а также подрезные резцы. Слой металла с торцевой поверхности снимают перемещением проходного резца в поперечном направлении. Если применяется подрезной инструмент, деталь обрабатывается от ее центра в продольном направлении. Для выполнения операции подрезки и обтачивания малых уступов на изделии обычно используют упорный резец.

Когда на токарно-винторезном агрегате выполняется процедура прорезания канавок снаружи заготовки, оператор пользуется специальными канавочными инструментами. С ними работают на малых скоростях (по сравнению с процедурой подрезания торцов скорость шпинделя задается в 4–5 раз меньшая). Канавки при этом прорезают без приложения усилий, максимально плавно и мягко.

По аналогичному принципу осуществляется и отрезание готового изделия. Эту операцию завершают в тот момент, когда сечение перемычки на обрабатываемой детали составляет около 2,5 миллиметров. После чего агрегат останавливается, из прорези выводится резец, а затем изделие просто-напросто отламывается.