Анализ кинематической схемы токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

image

Наладка и настройка токарного станка производится с целью подготовки оборудования к выполнению заданной работы. Наладка станка состоит в правильной установке и закреплении режущего инструмента в соответствующих приспособлениях на станке, в установке и закреплении заготовки непосредственно на станке или в приспособлении, в смазке станка перед его пуском, в подводе смазочно-охлаждающей жидкости и в выполнении некоторых других подготовительных операций.

Настройка токарного станка состоит в его кинематической подготовке для выполнения обработки заготовки в соответствии с выбранным или заданным режимом резания. Для этого настраивают кинематические цепи станка, устанавливая в должные Положения органы управления скоростями главного движения и движения подачи. Нередко для этого предварительно подсчитывают необходимые передаточные отношения настраиваемых цепей, затем устанавливают эти отношения с помощью рукояток коробки скоростей и коробки подач, переключением числа оборотов регулируемого электродвигателя, установкой соответствующих зубчатых колес, сменных кулачков, копиров и т. д.

В общем случае для настройки токарно винторезного станка требуется расчетное определение:

  • передаточного отношения органа настройки скоростной цепи — для получения заданного числа оборотов шпинделя;
  • передаточного отношения органа настройки цепи подач для осуществления заданной подачи или заданного шага нарезаемой резьбы.

Настройка скоростной цепи современных токарных станков не требует каких-либо расчетов и состоит в переключении рукояток коробки скоростей (см. Токарный станок по металлу: назначение, компоновка, параметры, 1 и 5 на рис. 2) в положения, соответствующие требуемому числу оборотов шпинделя. Для сокращения затраты времени на переключения на станках имеются таблицы, указывающие, при каком положении рукояток получается каждое из чисел оборотов. При бесступенчатом регулировании скорость вращения шпинделя указывается стрелочным прибором.

Движение подачи при токарной обработке сообщается ходовым валиком каретке суппорта или его поперечным салазкам. Требуемая величина подачи на один оборот шпинделя устанавливается переключением рукояток без каких-либо расчетов. Величины возможных подач предварительно вычислены и оформлены в виде таблиц, облегчающих процесс переключений. Механизм подачи, например токарного станка 1К62, дает 42 различные продольные подачи в пределах 0,07 — 4,16 мм/об и столько же поперечных в пределах 0,035 — 2,08 мм/об шпинделя.

При нарезании резьб используют оба органа настройки — коробку подач и гитару сменных колес, которая перестраивается только при изменении вида нарезаемых резьб (табл. 1).

Главная База знаний «stud.wiki» Производство и технологии Анализ кинематической схемы токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

Токарно-винторезные станки: понятие и общая характеристика, сферы практического применения. Структура и основные узлы, принцип работы и технологические особенности. Анализ кинематики токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3, его назначение.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 26.05.2015

Анализ кинематической схемы токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

1. Общий вид токарно-винторезного станка

На рисунке 1 приведён общий вид токарно-винторезного станка.

Рис.В 1 Общий вид станка модели 16К20Ф3 с ЧПУ

Станок предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения со ступенчатым и криволинейным профилями за один или несколько рабочих ходов в замкнутом полуавтоматическом цикле. В зависимости от возможностей системы ЧПУ на станке можно нарезать различные резьбы. Станок имеет традиционную для токарных станков компоновку. Он имеет максимально возможную унификацию узлов с токарно-винторезным станком модели 16К20, на базе которого выпускается.

На рисунке 2 изображена схема общего вида токарно-винторезного станка.

Рис.В 2 Схема общего вида токарно-винторезного станка 16К20Ф3 с ЧПУ

1. Основание

2. Станина

3. Каретка

4. Опора левая винта продольного перемещения

5. Бабка шпиндельная

6. Привод продольного перемещения

7. Ограждение неподвижное

8. Привод датчика резьбонарезания

9. Шкаф управления

10. Ограждение неподвижное

11. Головка автоматическая универсальная

12. Винтовая шариковая пара поперечного перемещения

13. Шкаф управления

14. Винтовая шариковая пара продольного перемещения

15. Бабка задняя

16. Опора продольного винта правая

17. Электрооборудование

18. Пульт управления

19. Блок ручного управления

20. Электромеханический привод пиноли задней бабки

23. Патрон механизированный с электромеханическим приводом

Основными узлами станка модели 16К20Ф3 (рис.В 2) являются основание, передняя (шпиндельная) бабка, станина, суппорт с кареткой, поворотный резцедержатель и задняя бабка.

Основание станка представляет собой монолитную отливку. На нем устанавливается станина. Внутри основания слева помещается электродвигатель привода главного движения. В средней части основания расположен стружкосборник. В первом отсеке смонтирован насос охлаждения и размещена емкость для СОЖ.

Станина станка выполняется коробчатой формы с поперечными ребрами П-образного профиля. Важной частью станины являются направляющие, по которым перемещаются каретка суппорта и задняя бабка. В правой части станины крепится привод продольной подачи.

Передняя бабка закреплена на левом конце станины, и в ней находится коробка скоростей станка. Основной частью коробки скоростей является шпиндель, на который устанавливается патрон. Шпиндель смонтирован в двух конических роликоподшипниках. В передней бабке монтируется также датчик резьбонарезания.

Поворотный резцедержатель имеет горизонтальную ось вращения и размещается на поперечном суппорте. На нем смонтирована съемная инструментальная головка, на которой одновременно можно установить 6 резцов-вставок или 3 инструментальных блока. Поворот резцедержателя осуществляется по программе или по команде от пульта станка. Поворот и зажим резцедержателя при наладке станка осуществляются вручную.

Задняя бабка служит для поддержания обрабатываемой заготовки в центрах. Она имеет пневматическое устройство, облегчающее перемещение ее по направляющим станины и предотвращающее их износ.

Приводы поперечной и продольной подач станка состоят из приводных шаговых двигателей с гидроусилителями-моментов, одноступенчатых редукторов и шариковых передач винт — гайка с винтами. Предусмотрена возможность установки датчиков обратной связи.

Станок имеет неподвижное и подвижное ограждения. Подвижное ограждение снабжено прозрачным экраном, предохраняющим от попадания стружки и позволяющим производить наблюдение за ходом обработки.

Для обработки длинных заготовок используется люнет. Подвод СОЖ в зону резания производится по команде с программы или с пульта управления станка через устройство. Настройка нулевого положения производится в узле с использованием конечного выключателя.

Гидропривод станка включает в себя гидростанцию, гидроусилитель моментов продольного хода каретки, гидроусилитель моментов поперечного хода суппорта и магистральные трубопроводы, соединяющие между собой гидравлические узлы и аппаратуру. Гидростанция состоит из регулируемого насоса с приводным электродвигателем, резервуара для масла емкостью 200В л, элементов фильтрации и охлаждения рабочей жидкости и контрольно-регулирующей аппаратуры. В резервуар заливается предварительно отфильтрованное минеральное масло марки «Турбинное 22п», уровень его не должен быть ниже контрольной отметки на маслоуказателе. Предохранительный клапан регулируемого насоса настраивается на давление Р = 40-50 кгс/см2 (3,92 — 4,90 МПа).

При работе станка крутящий момент с вала шагового электродвигателя через муфту передается на входной вал гидроусилителя. При отработке шаговым двигателем определенного числа импульсов происходит поворот входного вала гидроусилителя и смещение следящего золотника гидроусилителя на соответствующую величину. Масло от насоса гидростанции под давлением поступает через щели следящего золотника и распределительный диск и воздействует на поршни ротора гидроусилителя, который поворачивает выходной вал пропорционально величине открытия щелей. Величина поворота выходного вала гидроусилителя соответствует числу импульсов, поданных на шаговый двигатель, а скорость — частоте их следования. Таким образом происходит синхронное вращение ротора шагового двигателя, выходного вала гидроусилителя с крутящим моментом, необходимым для перемещения рабочих органов.

Устройство ЧПУ станка (станок может оснащаться различными типами систем ЧПУ: разомкнутыми, замкнутыми, СNС) обеспечивает движение формообразования (число одновременно управляемых координат равно двум), изменение значений подач, переключение частот вращения шпинделя, индексацию резцовой головки и нарезание резьбы по программе.

Для нарезания резьбы по программе станок оснащен датчиком нарезания резьбы типа ВЕ-51.

Буквенно-цифирный индекс станка 16К20Ф3 обозначает следующее: цифра 1 — это токарный станок; цифра 6 — обозначает токарно-винторезный станок, буква К — поколение станка, цифра 20 — высота центров (200В мм). НаличиеВ «Ф3» в конце индекса говорит о наличии ЧПУ — числового программного управления.

Технические характеристики станка 16К20Ф3

Параметры

Диаметр обработки над станиной, мм

400

Диаметр обработки над суппортом, мм

200

Наибольшая длина обрабатываемой заготовки, мм

1000

Наибольшая длина обработки, мм

905

Частота вращения шпинделя, мин-1

35 — 1 600

Число автоматически переключаемых скоростей

9

Скорость быстрых перемещений суппорта — продольного, мм/мин

4 800

Скорость быстрых перемещений суппорта — поперечного, мм/мин

2 400

Скорость продольной подачи, мм/мин

3 — 1 200

Скорость поперечной подачи, мм/мин

3 — 500

Продольное перемещение суппорта на один импульс, мм

0,01

Поперечное перемещение суппорта на один импульс, мм

0,005

Класс точности по ГОСТ 8-82

Н

Размер внутреннего конуса в шпинделе

Морзе 6 М80*

Диаметр сквозного отверстия в шпинделе, мм

55

Максимальная масса заготовки, закрепленной в патроне, кг

300

Максимальная масса детали, закрепленной в центрах, кг

1 300

Максимальная масса заготовки, закрепленной в патроне, кг

23

Число ступеней частот обратного вращения шпинделя

12

Пределы частот прямого вращения шпинделя, мин-1

12,5 — 2 000

Пределы частот обратного вращения шпинделя, мин-1

19 — 2 420

Число ступеней рабочих подач — продольных

42

Число ступеней рабочих подач — поперечных

42

Пределы рабочих подач — продольных, мм/об

0.7 — 4,16

Пределы рабочих подач — поперечных, мм/об

0,035-2,08

Число нарезаемых метрических резьб

45

Число нарезаемых дюймовых резьб

28

Число нарезаемых модульных резьб

38

Число нарезаемых питчевых резьб

37

Число нарезаемых резьб — архимедовой спирали

5

Наибольший крутящий момент, кНм

2

Наибольшее перемещение пиноли, мм

200

Поперечное смещение корпуса, мм

±15

Наибольшее сечение резца, мм

25

Мощность электродвигателя главного привода

10 кВт

Мощность электродвигателя привода быстрых перемещений суппорта, кВт

0,75 или 1.1

Мощность насоса охлаждения, кВт

0,12

Предельные диаметры сверления, мм:

по чугуну

28

по стали

25

Габаритные размеры станка (Д х Ш х В), мм

3 250 Ч 1 700 Ч

2 145

Масса станка, кг

3 800

2. Анализ кинематики токарно-винторезного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3

На рис.В 3 приведена кинематическая схема станка по библиографическому источнику [4, стр.В 77].

Рис.В 3 Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20Ф3 по библиографическому источнику[4]

В этой схеме допущены следующие существенные отклонения от требований ГОСТ 2.703-200:

— позиции элементов схемы (зубатые и червячные колеса, червяки и валы) показаны неверно;

— неправильно обозначены позиции зубчатых колес гитар сменных зубчатых колес.

На рис.В 4 приведена эта же схема, исправленная в соответствии с требованиями указанного стандарта.

Рис.В 4 Кинематическая схема станка модели 16К20Ф3, исправленная по ГОСТ 2.703-200

Кинематическая структура станка (рис.В 4) содержит традиционные для токарно-винторезных станков группы формообразования. Она включает следующие простые группы: скорости резания Фv1), продольной подачи Фs12) поперечного суппорта, поперечной подачи Фs23) поперечного суппорта и вспомогательную группу Вс(В4) шестипозиционного резцедержателя.

Внешняя связь группы Фv1) скорости резания (главное движение) имеет вид:

М1 > 126/182 > АКС > 200/280 > 40/54 > Б1 (30/60 или 65/43) > шпиндель VI (В1).

Автоматическая коробка скоростей (АКС) обеспечивает девять переключаемых в цикле частот вращения шпинделя вследствие включения электромагнитных муфт. Вал 11 имеет три значения частоты вращения при переключении муфт М1, М2, М3 (соответственно подачи 36/36 или 30/42 или 24/48); вал III вращается уже с девятью различными частотами; при включении муфты М4 работает передача 48/24, муфты М5 — передача 30/42, муфты М6 — передача 14/56. Одновременное включение муфт М4 и М6 осуществляется торможение шпинделя. В шпиндельной бабке вручную переключается блок Б1, что обеспечивает получение двух диапазонов частот вращения шпинделя (35 — 560 и 100 — 1600 ). Практически шпиндель имеет 12 частот вращения.

УКЦ для минимальной частоты вращения шпинделя:

В винторезной модификации станка устанавливают датчик (измерительный преобразователь ВЕ-51) резьбонарезания, связанный со шпинделем беззазорной зубчатой передачей 60/60.

Группы продольной подачи Фs12) и поперечной подачи Фs23) могут иметь два исполнения: с гидравлическим шаговым приводом (рис.В 4, а) и с электродвигателем постоянного тока (рис.В 4, б). В первом случае применяют электрогидравлические шаговые двигатели ШД5-Д1 с гидроусилителем Э32Г18-23 для продольной подачи и гидроусилителем Э32Г18-22 для поперечной подачи. Тяговые валы обеих групп: шариковый винт X продольной подачи и шариковый винт VIII поперечной подачи получают вращение через беззазорные передачи соответственно 30/125 и 24/100.

Минимальная продольная подача (цена импульса):

где 1/240 — минимальная доля оборота выходного вала гидроусилителя при шаге на выходном валу шагового двигателя 1,5?.

Минимальная поперечная подача (цена импульса):

В случае применения двигателей постоянного тока на шариковые ходовые винты устанавливают измерительные преобразователи, выполняющие в системе управления функцию датчиков обратной связи.

Суппорт и каретка имеют традиционное устройство, но их размеры увеличены по высоте для повышения жесткости и возможности установки винта поперечной подачи.

Кинематика станка включает также вспомогательную группу Вс (В4) поворота шестипозиционного резцедержателя с горизонтальной осью вращения, оснащённый съёмной инструментальной головкой.

Внешняя связь группы имеет вид:

М4 > 20/62 > 1/67 > поворотный резцедержатель (В4).

Управление поворотом резцедержателя осуществляется по программе посредством кулачковых муфт М7, М8, М9 и конечных выключателей.

Съёмная инструментальная головка имеет шесть позиций. В неё можно установить шесть резцов-вставок или три инструментальных блока, которые настраивают на размер вне станка, в специальных оптических приспособлениях. Установку инструмента на определённый размер осуществляют регулировочными винтами в двух плоскостях.

Гидрооборудование станка состоит из гидростанции с контрольно-регулирующей аппаратурой, двух гидроусилителей крутящих моментов и магистральных трубопроводов.

токарный станок технологический винторезный

3. Структурная схема токарно-винторезного станка модели 16к20ф3

На рисунке 5 представлена структурная схема токарно-винторезного станка.

Рис.В 5 Структурная схема токарно-винторезного станка 16К20Ф3

Группа скорости резания Фv1).

Внутренняя связь:

подшипниковые опоры передней бабки шпиндель1 В1.

Внешняя связь:

М1 АКС шпиндель(В1).

Группа продольной подачи Фs12).

Внутренняя связь:

направляющие станины каретка3 П2

Внешняя связь:

В1 1 ИП1 CNC АСУЭП М3 ТВ1 каретка(П2)

Группа поперечной подачи Фs13)

Внутренняя связь:

направляющие каретки3 поперечный суппорт П3

Внешняя связь:

М2 ТВ2 каретка3 (П3)

Вспомогательная группа Вс(4) поворота шестипозиционного резцедержателя.

Внутренняя связь:

Внешняя связь:

М4 резцедержатель

Список использованной литературы

1. ГолембиевскийВ А.И.В Металлорежущие станки; Технологическое оборудование: учеб.-метод. пособие (практика курсового проектирования) для студ. спец. 1-36 01 01, 1-36 01 03/ А.И.В Голембиевский. — Новополоцк: ПГУ, 2011.

2. ГолембиевскийВ А.И.В Станочное оборудование: учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-36 01 01, 1-36 01 03/ А.И.В Голембиевский. — Новополоцк: ПГУ, 2006.

3. ГолембиевскийВ А.И.В Технологическое оборудование: учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-36 01 01, 1-36 01 03/ А.И.В Голембиевский. — Новополоцк: ПГУ, 2007.

4. Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных вузовВ / Под ред. В.Э.В Пуша. — М.: Машиностроение, 1986.

Подобные документы

  • Токарно-винторезные станки
  • Токарно-винторезный станок модели 1м63
  • Автоматизация электропривода поперечной подачи токарно-винторезного станка
  • Электрооборудования токарно-винторезного станка модели СА564С100
  • Реконструкция токарно-винторезного станка 16К20Т1
  • Модернизация главного привода токарно-винторезного станка 1К62
  • Ремонт токарно-винторезного станка 16К20
  • Токарно-винторезный станок 1К62
  • Станки ЧПУ
  • Динамический расчет токарно-винторезного станка 16Б04А

image Рисунок 1. Токарно-винторезный станок 16К20.

Рисунок 1. Токарно-винторезный станок 16К20.

Данный токарно-винторезный станок является типовым и идеально подходит для рассмотрения устройства и принципа работы всех станков этой группы.

Основанием, на котором закреплены все узлы станка, является станина (1). Она имеет две тумбы по краям и центральную плиту. На станках небольших размеров плита станины выполняется как одно целое. На крупногабаритных станина составная.

Передняя бабка (9), которую иногда называют шпиндельной бабкой, расположена в передней части токарно-винторезного станка. Задняя бабка (19) расположена с противоположной стороны.

Фартук (30) расположен в центральной части станка. Он предназначен для перемещения суппорта (рис. 2). Двигается фартук по направляющим салазкам (33), расположенным параллельно оси вращения шпинделя.

Рисунок 2. Суппорт токарно-винторезного станка.

Рисунок 2. Суппорт токарно-винторезного станка.

На фартуке установлен суппорт продольного перемещения (22), который перемещается на собственных продольных салазках (16). Также суппорт имеет поперечные салазки, на которых он может двигаться перпендикулярно оси вращения детали, закрепленной в патроне.

Коробка подач (4) и передняя бабка с главным приводом соединены механизмом, называемым гитарой шестерен (рис. 3), который закрыты кожухом (8).

Рисунок 3. Гитара шестерен.

Рисунок 3. Гитара шестерен.

Для автоматического нарезания резьб и производства других операций, где необходимо увязать скорость вращения шпинделя со скоростью подачи, служит ходовой винт (32).

Системы электронного управления расположены в электрошкафу (13). Там же имеется предохранительный и релейные блоки, которые служат для управления электроприводами станка, а также призваны отключить станок или полностью его обесточить в аварийном случае.

Экран (14) предназначен для защиты тыльной стороны станка от возможного разлета металлической стружки в процессе работы.

Защитный щиток (15) служит для защиты оператора станка. Без опущенного щитка автоматика не позволит запустить процесс точения.

Это основные узлы токарно-винторезного станка. Теперь рассмотрим более детально устройство каждого из узлов, а также рычаги управления и принцип работы.

На передней части станка, в области коробки скоростей и передней бабки, расположены следующие элементы:

  • рычаг блокировки управления подачей (2);
  • ручка регулировки подачи и установки требуемого шага нарезаемой резьбы (3,5,6);
  • рычаги управления угловой скоростью шпинделя (7,12);
  • рукоятка для переключения величины шагов резьб, а также для включения режима нарезки многозаходных резьб (10);
  • рычаг реверса нарезаемой резьбы (11);

На задней бабке расположены следующие элементы:

  • верхние салазки (17);
  • фиксатор пиноли (18);
  • фиксатор задней бабки (20);
  • рукоятка перемещения задней пиноли (21);

Фартук имеет следующие элементы управления:

  • кнопка включения повышенной скорости перемещения суппорта (23);
  • кнопка включения и выключения работы ходового винта (24);
  • рукоятка, управляющая направлением вращения шпинделя (25);
  • рычаг управления подачей (26);
  • рукоятка управления поперечным перемещением салазок суппорта (28);
  • кнопка включения продольной автоматической подачи суппорта (29);
  • пульт управления включением и выключением главного электродвигателя (27);
  • рукоятка ручного управления продольным перемещением салазок.

Важные узлы токарно-винторезного станка и их особенности

Разберем несколько элементов станка, которые стоит отметить отдельно.

В шпиндель устанавливается специальный патрон (рис. 4), который имеет кулачки для закрепления заготовок. Процедура закрепления осуществляется автоматически или при помощи винта, установленного в патроне. Количество кулачков и их профиль могут быть самыми разнообразными.

Рисунок 4. Патрон токарного станка.

Рисунок 4. Патрон токарного станка.

Некоторые модификации коробок подач для токарно-винторезных станков комплектуются фрикционной муфтой (рис. 5). Она позволяет разорвать кинематическую цепь, если возникают критические перегрузки, что предохраняет детали коробки передач от разрушения. Также эта муфта дает возможность плавного переключения направления вращения шпинделя.

Рисунок 5. Фрикционная муфта токарно-винторезного станка.

Рисунок 5. Фрикционная муфта токарно-винторезного станка.

Пиноль и шпиндель имеют отверстия под установку так называемого конуса Морзе (рис. 6), который предназначен для быстрого закрепления различного осевого инструмента. Это приспособление имеет несколько стандартных типоразмеров.

Рисунок 6. Конус Морзе.

Рисунок 6. Конус Морзе.

На суппорте установлена каретка токарного станка (рис. 7), которая служит для закрепления режущего инструмента. Стандартная каретка вмещает 4 резца. Помимо перемещения на салазках в поперечном и продольном направлении, она может поворачиваться в горизонтальной перпендикулярной оси вращения заготовки плоскости. При этом каретка имеет не только фиксированные положения, но и может быть установлена под любым углом. Это позволяет обрабатывать конусные и другие нестандартные детали.

Рисунок 7. Каретка токарного станка.

Рисунок 7. Каретка токарного станка.

На рукоятках фартука имеются лимбы (рис. 8). Это специальные кольцевые поворотные шкалы, которые служат для осуществления точной подачи. Лимбы в обязательном порядке имеют гравировку, на которой указана цена деления шкалы.

Рисунок 8. Лимб.

Рисунок 8. Лимб.

Токарно-винторезные станки часто доукомплектовываются нестандартным оборудованием, которое предназначено для проведения узкоспециализированных операций.

Классификация

Существует несколько основных классификаций, по которым различаются токарно-винторезные станки.

1. По массе:

  • легкие — весят до 1 тонны;
  • средние — весят от 1 до 10 тонн;
  • тяжелые — весят более 10 тонн.

2. По типу управления:

  • с ручным управлением;
  • с ЧПУ (числовым программным управлением).

3. По максимальному расстоянию между центрами станка. Определяет наибольшую длину детали, которую можно поместить между двумя бабками. Измеряется в мм и имеет широкий диапазон.

4. По высоте центров (расстоянию от оси вращения шпинделя до ближайшей точки на станине станка). Определяет максимальный диаметр заготовки, которую можно закрепить в патроне. Измеряется в мм.

Токарно-винторезные станки с ЧПУ, особенно последних исполнений, несколько сглаживают эту градацию. Основным параметром здесь является возможность обработки той или иной детали с нужной точностью.

Читайте нас также в Телеграм, Яндекс Дзен и во Вконтакте.

22.11.2018

Станок для изготовления свечей

Разновидности станков для изготовления свечей в зависимости от технологии производства. Обзор популярных моделей.

20.01.2020

Токарно-карусельные станки

Обзор токарно-карусельных станков. Конструкция и принцип работы. Классификация и область применения.

22.11.2018

Прочие токарные станки

Обзор прочих токарных станков. Конструкция и принцип работы. Классификация и область применения.

22.11.2018

Фрезерные станки

Обзор фрезерных станков. Конструкция и принцип работы. Классификация и область применения.

22.11.2018

Строгальные станки

Обзор строгальных станков. Конструкция и принцип работы. Классификация и область применения.

22.11.2018

Содержание

Назначение

Технологические особенности токарного оборудования позволяют выполнять на нем лишь некоторые виды механообработки. Поэтому его применяют при изготовлении изделий с цилиндрическими, сферическими и коническими поверхностями, используя при этом обработку точением, а также операции с применением сверл, метчиков, зенкеров и разверток. Точение является основным видом токарных работ и имеет следующие разновидности:

  • наружное обтачивание;
  • внутренняя расточка;
  • подрезка торцов;
  • прорезка канавок;
  • отрезка.

Многофункциональные токарные центры имеют дополнительный фрезерный шпиндель, который позволяет выполнять все виды фрезерных работ. Универсальный токарный станок с ЧПУ по металлу также может оснащаться съемной фрезерной головкой. Чаще всего такие дополнительные механизмы используют на устройствах небольшого размера, примером которых является настольный токарный станок с ЧПУ.

Основные группы изделий, изготавливаемые токаркой — это валы, втулки, плоские тела вращения, части корпусов, фланцы редукторов и эксцентрики. Для крупносерийного изготовления простых деталей применяют прутковые автоматы или специализированные установки. А основное назначение токарных станков с программным управлением — единичное и мелкосерийное производства изделий повышенной сложности.

Принцип работы

Технология токарной обработки включает в себя основные и вспомогательные операции. Первые — это сама металлообработка, а вторые — все, что связано с подготовкой и завершением цикла обработки заготовки. В общем виде их последовательность при точении одной поверхности детали выглядит так:

  1. Базирование заготовки. Выполняется ее загрузка, центровка, необходимые измерения и фиксация зажимными приспособлениями.
  2. Размещение оснастки. При необходимости устанавливается оснастка и приспособления, используемые в процессе работы.
  3. Выбор и фиксация резца. Согласно технологической карте отбирается соответствующий резец и устанавливается в резцедержатель или поворотную инструментальную головку.
  4. Запуск вращения шпинделя. Задается скорость вращения и включается главный привод.
  5. Позиционирование в исходную точку. Резец выводится в точку начала резания и устанавливается на заданном расстоянии от поверхности
  6. Включение подачи. Включается поперечное перемещения резца, которое по достижении заданной глубины точения переключается на продольное.
  7. Рабочий проход. Выполняется проход на заданной глубине со снятием металлической стружки.
  8. Отвод резца. По достижении конца обрабатываемой поверхности продольное перемещение переключается на поперечное, и резец отводится от поверхности.
  9. Новое позиционирование. Резец отводится в исходное положение (или позиционируется для нового прохода).
  10. Измерение. Замеряется геометрия обработанной поверхности.
  11. Снятие детали. Расфиксация детали и снятие ее вручную или с использованием грузоподъемных механизмов.

На основании параметров технологического процесса технолог рассчитывает нормы вспомогательного и основного времени. С учетом этих данных определяются экономические показатели изготовления изделия. Автоматизированная механообработка намного сокращает трудозатраты на единицу продукции и увеличивает коэффициент загрузки оборудования.

image

Токарные работы на станке с ЧПУ

При токарной обработке с ЧПУ станок выполняет почти все действия по заданной программе, а участие станочника-оператора требуется только при установке и снятии детали и проверке инструмента, а также замере готового изделия (иногда это делается автоматически). Значительное сокращение вспомогательного времени во много раз повышает экономическую эффективность механообработки. Поэтому все современное токарное оборудование с ЧПУ имеет в своем составе:

image
image

Советуем изучить —  Феррорезонанс в электрических цепях

  • быстрозажимную оснастку для закрепления заготовки;
  • револьверные головки с программным позиционированием;
  • цифровые электроприводы главного привода и всех осей перемещения;
  • программно-управляемые вспомогательные устройства.

Такое оборудование тоже называется «токарным», поскольку в его основе лежит традиционная компоновка. Но на самом деле это уже обрабатывающие центры широкого профиля.

Основные технические характеристики 1728С:

Характеристики приведены для стандартного исполнения обрабатывающего центра и могут быть изменены по желанию заказчика.

  • Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм 550
  • Максимальный диаметр изделия обрабатываемого:
    • точением, мм 400
    • фрезерованием, мм 400
  • Максимальная длина деталей, устанавливаемых и обрабатываемых
  • Мощность привода главного движения (S1/S6 — 40%), кВт: 18/32
  • Диапазон частот вращения токарного шпинделя, об/мин 10…4000
  • Диапазон круговых подач шпинделя в режиме координаты «С», об/мин 0,014…10
  • Размер конца шпинделя А8
  • Диаметр патрона, мм 200/400
  • Диаметр отверстия в шпинделе, мм 97
  • Максимальная скорость перемещения суппорта, м/мин:
    • по координате Z 20/30
    • по координате X 15/25
  • Диаметр пиноли бабки задней, мм 120
  • Ход пиноли бабки задней, мм 120
  • Внутренний конус пиноли Морзе 6
  • Габаритные размеры станка, мм:
    • Высота 1900
    • Ширина (без пульта управления) 2500
    • Длина 5500/6500/7500
    • Вес станка, кг 8000/11000

Какие детали может обрабатывать

На токарных станках могут обрабатываться детали, имеющие вид тела вращения. К ним относятся:

  • валы;
  • оси;
  • диски;
  • цапфы;
  • фланцы;
  • муфты;
  • кольца;
  • втулки;
  • гайки и т. д.

Кроме этого, можно сделать нарезку внутренней и наружной резьбы, точение и растачивание различных поверхностей, подрезание торцов, точение внутренних и наружных канавок, сверление, развертывание отверстий и т. д.

Как видим, токарный станок служит для множества операций и необходим в любом производстве. Рассматривая различные виды оборудования, нужно иметь в виду, что возможность установки дополнительного оборудования позволяет значительно расширить производимые операции.

Программирование токарного оборудования

Система ЧПУ токарного станка управляет обработкой детали в соответствии с программой, составленной технологом-программистом. Эти программы пишутся на языке G-code (стандарт RS274), разработанном специально для установок, управляемых с помощью числового программного управления.

Программа на G-code состоит из последовательных нумерованных блоков, называемых кадрами. Каждый такой блок содержит набор команд, на основании которых совершается элементарное технологическое действие, например, позиционирование резца в исходную точку или его движение с определенной подачей и оборотами вглубь металла. Перемещение режущей кромки по заданной программе производится в инкрементной системе координат. Это означает, что координаты каждой последующей точки указываются в виде приращения к координатам предыдущей позиции инструмента. И только выход на исходное положение задается в начале программы в абсолютных координатах.

image

Программирование станков с ЧПУ

Первая группа — это подготовительные команды, которые задают:

  • систему координат и рабочую плоскость;
  • точку начала координат;
  • тип движения (ускоренное, рабочее);
  • вид траектории движения (линейное, круговое);
  • координаты позиционирования;
  • значение подачи и оборотов шпинделя;
  • переход к сверлению и нарезанию резьбы;
  • значение коррекции инструмента (по радиусу и по длине).

Группа M-команд — это вспомогательные команды. Они управляют электромеханическими и гидравлическими устройствами, а также выполнят служебные функции внутри программы. Чаще всего применяют следующие M-команды:

image
image
image
image
  • включение шпинделя и задание ему направления вращения;
  • остановка вращения шпинделя;
  • автоматическая смена инструмента (поворот инструментальной головки);
  • ручная смена инструмента;
  • включение и выключение подачи СОЖ.

Советуем изучить —  Диоды и их разновидности

Принцип числового программного управления токарным станком

В отличие от фрезерных, в токарных станках вращается не инструмент, а заготовка. Поэтому программирование для их систем CNC имеет некоторые особенности. Во-первых, перемещение в радиальном направлении задается по оси X, а в продольном — по оси Z. Во-вторых, при составлении программ ЧПУ параметры задаются в миллиметрах на оборот, а не в миллиметрах в секунду, как при операциях фрезерования.

Виды токарных станков с ЧПУ

Токарное оборудование с ЧПУ классифицируются по тем же показателям, что и станки с ручным управлением:

  • ориентация направляющих;
  • класс точности (пять типов);
  • масса (четыре типа);
  • степень специализации (универсальные, специализированные и специальные).

https://youtube.com/watch?v=ZyqCmfg8aBQ

Кроме того, существует технологическая классификация токарных станков с ЧПУ, основанная на компоновке узлов и агрегатов. В этом случае выделяют пять основных групп:

  1. Горизонтальные токарно-револьверные. Самая распространенная группа оборудования с программным управлением. Выпускаются во множестве типоразмеров и модификаций.
  2. Токарно-лобовые станки с ЧПУ. Не имеют задней бабки, а размер планшайбы может достигать нескольких метров. Применяются при работе с крупноразмерными изделиями типа обечаек.
  3. Токарно-карусельные. Планшайба расположена горизонтально, а ее размер может достигать 10-12 метров. Установки с планшайбой более двух метров, как правило, имеют два вертикальных суппорта.
  4. Многошпиндельные. При работе с заготовками используется шпиндельный блок, состоящий из нескольких (обычно 4-6) одновременно вращающихся шпинделей, и такое же количество неподвижных суппортов с разными резцами. Поворотом блока каждая заготовка подводится к очередному суппорту и таким образом за один оборот на ней выполняется четыре-шесть различных видов резания.
  5. Токарно-фрезерные обрабатывающие центры. Многофункциональное оборудование, способное выполнять за одну установку детали весь спектр операций по механообработке.

Мини токарный станок ЧПУ по металлу может выполнять все те же операции, что и промышленные установки, но только с меньшими по размеру деталями. Обычно они оснащены системой CNC со стандартным языком программирования G-code, которая управляет перемещением суппорта, а также оборотами главного и вспомогательного привода. Настольный токарный станок с ЧПУ может оснащаться сменной фрезерно-сверлильной головкой, что значительно расширяет область его применения.

Конструктивные особенности

Независимо от технических характеристик в состав токарных установок входит примерно один и тот же набор узлов и агрегатов:

  1. Станина. Это сварная или литая конструкция для размещения всех остальных механизмов. Она устанавливается на виброопоры или крепится анкерными болтами к бетонному полу цеха. На станине монтируется передняя бабка и горизонтальные направляющие.
  2. Передняя бабка. Внутри нее находится главный привод, коробка скоростей и шпиндель. Для зажима заготовки используется кулачковый патрон или планшайба, которые крепят на конец шпинделя.
  3. Задняя бабка. Расположена на продольных направляющих напротив передней бабки. Предназначена для фиксации второго конца заготовок или закрепления инструмента для работы с цилиндрическими и коническими отверстиями.
  4. Суппорт. Служит для позиционирования резца или поворотной инструментальной головки. В его состав входят каретка, поперечные салазки, верхние салазки, резцедержатель и механизм, обеспечивающий перемещение этих устройств.

Конструкция токарного станка с ЧПУ

Эти агрегаты дополняют устройства регулировки вращения главного привода и скорости перемещения режущего инструмента. При ручном механическом управлении — это коробка скоростей и коробка подач, а также гитара — сменный набор шестерен для изменения скорости подачи или шага резьбы. В современных установках вместо механических приводов применяют раздельные электроприводы (главный, отдельных осей, дополнительных устройств) с цифровым управлением.

Советуем изучить —  Диоды и их разновидности

Система СОЖ орошает рабочую зону смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), которая охлаждает обрабатываемый металл и инструмент, а также улучшает условия резания. Транспортеры стружкоудаления отводят металлическую стружку из рабочей зоны и доставляют ее в накопительные контейнеры.

Главное отличие механообработки с использованием ЧПУ от выполнения технологических операций в ручном режиме — это не только программное управление перемещениями и режимами резания, но и полная автоматизация всех вспомогательных операций. Конструкция токарного станка с ЧПУ позволяет управлять не только позиционированием и работой инструмента, но и такими вспомогательными действиями, как:

  • зажим заготовки;
  • позиционирование револьверной головки;
  • включение и выключение системы охлаждения;
  • управление транспортером стружкоудаления;
  • блокировка и разблокировка защитного ограждения.

При разработке CNC-программ применяют программное обеспечение, которое позволяет генерировать последовательность команд для вычисления траектории резца на основании чертежа в электронном формате DXF. Технологу-программисту остается только задать параметры режущей кромки и режимы резания. Большинство современных систем ЧПУ отображают такие чертежи на своем экране, что очень удобно для корректировки программы при ее отладке или пробном изготовлении детали.

Можно ли ее собрать своими руками?

До самостоятельной сборки схемы своими руками прежде всего необходимо помнить, что предстоящая работа связана с электроэнергией, и соблюдение правил безопасности при ее производстве крайне важно!

Необходимые материалы и инструменты

Что нам понадобится:

  • сама принципиальная схема;
  • набор составляющих элементов (магнитные пускатели, концевые выключатели, трансформаторы, кнопки управления, тумблеры, реле и т. п.;
  • набор электромонтажника, в который входят необходимые элементы (пассатижи, отвертки, маркеры, изолента и т. д.);
  • кабельная продукция (кабели, монтажные провода разных сечений);
  • тестер или мультиметр электрических сигналов.

Пошаговая сборка

Сборку желательно начинать с монтажа основных составляющих, тесть сначала смонтировать кабели к электроприводам, провода к магнитным пускателям. Затем постепенно переходить к вторичным цепям управления, цепям блокировки, сигнализации, защиты.

Подключение и проверка исправности

После монтажа нужно убедиться, что все основные работы закончены и все посторонние предметы удалены из зоны действия станка.

После подачи питания на станок можно приступить к проверке его работоспособности. Проверить, управляется ли он от рукояток и кнопок управления, действует ли торможение электродвигателя шпинделя, управляется ли продольное перемещение стола и т. д.

Возможные ошибки и способы их исправления

  • двигатель гудит при пуске, но не вращается — отсутствие напряжения в одной из фаз электросети — проверить мультиметром, где произошел обрыв (плавкие вставки, автоматический выключатель, тепловое реле, соединительный кабель);
  • при вращении электродвигатель гудит и перегревается — межвитковое замыкание, короткое замыкание между фазами — заменить электродвигатель или отремонтировать обмотку;
  • срабатывает тепловая защита — перегрузка электродвигателя — снизить нагрузку до номинальной.

Более подробные неисправности относятся к пусконаладочным работам, их множество и это материал для статьи другого профиля.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий