Токарна група верстатів
Верстати токарної групи призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання (циліндричної, конічної і фасонних), обробки плоских торцевих поверхонь (підрізання торців), нарізування різьби і деяких інших робіт. Для обробки отворів використовуються свердла, зенкери, розгортки та ін. Для нарізування різьб поряд із різьбонарізними різцями часто використають мітчики і плашки.
Головний рух у всіх верстатів токарної групи — обертання заготовки. Подачею є поступальне переміщення інструментів уздовж або поперек осі шпинделя (поздовжня або поперечна).
У машинобудуванні верстати токарної групи складають 30—40% від загального парку металорізальних верстатів. Залежно від масштабу виробництва, конфігурації, розмірів і маси деталей їхня обробка здійснюється на токарних верстатах різних типів.
Токарно-гвинторізні верстати призначені для виконання всіх основних видів токарних робіт в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва.
Лобові і токарно-карусельні верстати застосовуються для обробки великих деталей великого діаметра і відносно малої висоти. Найбільше поширення вони одержали на заводах важкого машинобудування.
Багаторізцеві токарні верстати застосовуються для виготовлення деталей, на яких можлива одночасна обробка поверхонь декількома різцями в умовах багатосерійного і масового виробництва. Токарно-револьверні верстати використовують при обробці невеликих деталей, переважно із центральними отворами в умовах серійного виробництва.
Токарні автомати і напівавтомати застосовуються для обробки при багатосерійному і масовому виробництвах.
Токарні верстати із числовим програмним керуванням (ЧПК) впроваджуються для автоматизації виробництва при дрібносерійному випуску продукції і є основним типом верстатів, призначених для побудови гнучких автоматичних виробництв.
Основні типи токарних верстатів
За класифікацією група токарних верстатів поділяється на 9 підгруп (типів):
- Автомати і напівавтомати одношпиндельні;
- Автомати і напівавтомати багатошпиндельні
- Револьверні;
- Центрувально-відрізні;
- Карусельні;
- Токарні і лобові;
- Багаторізцеві;
- Спеціалізовані;
- Різні.
Нижче приводиться короткий опис основних типів верстатів токарної групи за часом їхнього винайдення.
Токарні верстати
Токарні верстати є найпоширенішими у машинобудуванні, до токарних верстатів також відносять токарно-гвинторізні верстати які є модифікацією токарних. Токарно-гвинторізні верстати є уживаніші, у порівнянні з токарними, тому що до складу даних верстатів входить механізм, що узгоджує головний рух з рухом подачі і тим самим дозволяє нарізати різьбу різних типів (метричну, дюймову, модульну, пітчеву і торцову). Верстати як правило мають високу жорсткість, достатню потужність, високі частоти обертання шпинделя, і це дозволяє обробляти деталі на підвищених режимах різання. При обробці складних криволінійних поверхонь на верстатах можна застосовувати гідрокопіювальний супорт, що автоматизує процес обробки. При обробці отворів задня бабка за допомогою спеціального замка може з'єднуватися із супортом і одержувати механічну подачу. У фартуху є пружинна муфта, що дозволяє обробляти деталі по упорах, що також автоматизує процес обробки. Верстати даної групи є найрозповсюдженішими.
Токарно-лобові верстати
Лобові токарні верстати застосовуються для виготовлення деталей великого діаметра і малої довжини. Оброблювана заготовка встановлюється на планшайбі, закріпленої на шпинделі. Різець установлюють у різцетримачі. У передній бабці розміщена коробка швидкостей. Подача супорта здійснюється від шпинделя через коробку подач і ходовий вал.
До недоліків лобових верстатів відносяться труднощі установки, вивірки і закріплення заготовки, а також виникнення вібрацій внаслідок великої ваги заготовки. У результаті зазначених причин лобові верстати поступаються карусельним верстатам.
Токарно-карусельні верстати
Токарно-карусельні верстати призначені для виготовлення деталей великого діаметра і малої довжини.
У токарно-карусельних верстатах вісь шпинделя розташовано вертикально, а торцева площина планшайби розташована в горизонтальній площині, внаслідок чого в значній мірі полегшується установка, вивірка і закріплення заготовок. Вага заготовки і сили різання сприймаються круговими напрямними планшайби, тому шпиндель розвантажений від згинаючих напруг і напруг крутіння, на відміну від лобових верстатів. Унікальні карусельні верстати для виготовлення деталей турбін мають планшайбу діаметром до 18 метрів.
Токарно-револьверний верстат
Токарно-револьверний верстат — верстат токарної групи з револьверною головкою (замість задьої бабки), застосовується для багатоінструментальної обробки складних за конфігурацією поверхонь з пруткового матеріалу і штучних заготовок. На револьверних верстатах виконують операції точіння, розточування, свердління, зенкерування, накатування різьб та ін. Широке застосування отримали револьверні напівавтомати, головним чином обробні патрони з ЧПУ.
Центрувально-відрізні верстати
Верстати даного типу призначені для одночасної розрізки та центрування заготовки. До переваг верстатів даного типу можна віднести, те що під час обробки заготовки, відбувається поєднання двох операцій в одну, це дозволяє значно скоротити технологічний час.
Багаторізцевий токарний верстат
Багаторізцевий токарний верстат — верстат токарної групи, на котрому відбувається обробка заготовок одночасно декількома різцями, встановленими на поздовжньому і поперечному супортах. Кожен з різців оброблює певну ділянку деталі, що значно скорочує час роботи супорта. Існують багаторізцеві токарні автомати і напівавтомати.
Токарні автомати і напівавтомати
Автоматами називаються верстати, у яких автоматизовані всі робочі і допоміжні рухи, необхідні для виконання технологічного циклу обробки деталі. До обов'язків робітника, що обслуговує верстат, входять періодичне завантаження заготовками, періодичний контроль розмірів і якості оброблених деталей, під налагодження верстата, а також загальне спостереження за його роботою. Токарні автомати підрозділяються на однопшиндельні і багатошпиндельні, застосовуються для виготовлення деталей із прутка, але в деяких випадках зі штучних заготовок.
Одношпиндельні автомати підрозділяються на револьверні, фасонно-відрізні і фасонно-поздовжні. Багатошпиндельні автомати випускаються двох різновидів: верстати паралельної дії і верстати послідовної дії (багатопозиційні). У верстатах паралельної дії на всіх шпинделях відбуваються однакові операції, тобто протягом одного циклу кожна деталь повністю обробляється в одній позиції. Ці верстати являють собою кілька одношпиндельних автоматів, з'єднаних в один агрегат, і призначені для обробки деталей простої форми. У верстатах послідовної дії заготовка обробляється послідовно в декількох позиціях.
Напівавтоматами називаються верстати, у яких процес обробки здійснюється без участі робітника. Установку і закріплення заготовки, а також зняття готової деталі робить робітник. Токарні напівавтомати підрозділяються на одношпиндельні і багатошпиндельні, на горизонтальні і вертикальні, застосовуються для обробки штучних заготовок.
Спеціалізовані токарні верстати
Верстати даного типажу мають вузькоспеціалізоване направлення. В даний тип верстатів увійшли:
- вальцетокарні;
- верстати для обробки злитків;
- для обробки залізничнодорожніх осей і колісних пар;
- токарні багаторізцеві напівавтомати для обробки колінчастих валів;
- верстати для обробки валів двигунів внутрішнього згоряння;
- токарно-відрізні пруткові автомати;
- токарно-безцентрові верстати для обточування гладких валів;
- трубо- та муфтооброблюючі автомати.
До спеціалізованих токарних верстатів також відносять різьботокарні і патронно-центрові сферотокарні верстати.
Устрій верстатів токарної групи
Верстати мають такі основні вузли:
- станина служить для монтажу всіх основних вузлів верстата та є його основою. Найвідповідальнішою частиною станини є напрямні, на яких відбувається переміщення каретки супорта і задньої бабки;
- передня бабка закріплена на лівому кінці станини. У ній знаходиться коробка швидкостей верстата, основною частиною якої є шпиндель. У деяких верстатах коробка швидкостей розміщена в передній тумбі станини. У цьому випадку вона пов'язана зі шпинделем ремінною передачею. Такі верстати називають верстатами з розділеним приводом;
- коробка подач служить для передачі обертання шпинделю від окремого привода ходового вала або ходового гвинта, а також для зміни їхньої частоти обертання, для отримання необхідних подач або певного кроку при нарізуванні різьби. Це досягається зміною передавального відношення коробки подач. Коробка подач пов'язана зі шпинделем верстата гітарою із змінними зубчатими колесами;
- фартух, у якому обертання гвинта або валу перетвориться в поступальний рух супорта з інструментом;
- задня бабка, у пінолі в якої може бути встановлений центр для підтримки оброблюваної заготовки або осьовий інструмент (свердло, розгортка тощо) для обробки центрального отвору в заготовці, закріпленої в патроні;
- супорт служить для закріплення різального інструменту в різцевій каретці і повідомлення йому руху подачі. Супорт складається з нижнього полозка (каретки), що переміщається по напрямних верстата. По напрямних нижнього полозка в напрямку, перпендикулярному лінії центрів, переміщаються поперечний полозок, на яких розташована різцева каретка з різцетримачем. Різцева каретка змонтована на поворотній частині, яку можна встановлювати під кутом до лінії центрів верстата.
-
Супорт -
Коробка подач, коробка передач, передня бабка -
Задня бабка -
Трикулачковий ексцентриковий патрон з устаткуванням для закріплення заготовок
Інструмент
Величезна кількість робіт, виконуваних на верстатах токарної групи, обумовлює розмаїтість типів токарних різців.
Будь-який різець складається з ріжучої частини і стрижня, за який здійснюється його закріплення у верстаті. Залежно від форми головки різця, її положення щодо стрижня і розташування головної ріжучої крайки, різці підрозділяються на праві і ліві, прямі, відігнуті і різці з відтягнутою головкою.
За призначенням різці підрозділяються на прохідні і прохідні упорні, застосовувані при обробці зовнішніх поверхонь тіл обертання, підрізні, використовувані при обробці торцевих поверхонь, відрізні, призначені для розрізування заготовок або відрізання готової деталі від заготовки. Якщо відрізний різець при своєму переміщенні не доведений до осі, то на деталі буде утворена канавка. Розточувальні різці застосовуються для розточування в заготовці відповідно наскрізних і глухих отворів.
Фасонні різці мають спеціально спрофільовану ріжучу крайку, профіль якої копіюється на оброблюваній заготовці. У якості однієї з різновидів фасонних різців можна назвати різьбові різці для нарізування зовнішнього і внутрішнього різьб.
Залежно від необхідної шорсткості обробленої поверхні застосовують чорнові і чистові різці. Чистові різці можуть мати великий радіус закруглення вершини різця, чистову ріжучу крайку або широке ріжуче лезо.
В теперішній час 80-85% всіх різців оснащені пластинами із твердих сплавів. Конструктивно ці різці виконуються по-різному: із пластинами, напаяними на державку; з механічним кріпленням пластинок, з механічним кріпленням ріжучих вставок з напаяними пластинками і т. д.
Велике поширення одержали різці з багатогранними непереточувальними пластинами. Після затуплення чергової крайки пластина повертається наступною гранню, а після затуплення всіх крайок повертається в переробку.
Також в якості інструментів для обробки на верстатах токарної групи використовують осьовий різальний інструмент — свердла, зенкери, розгортки, якими проводять обробку внутрішніх циліндричних поверхонь і отворів.
Вимоги до інструментів
На токарних верстатах застосовують різноманітний різальний інструмент. Кожен різальний інструмент працює в важчих умовах, ніж будь-яка деталь машини, тому до матеріалу інструмента пред'являються особливі вимоги.
Перша вимога — висока твердість. Якщо твердість інструмента нижче твердості заготовки, то він буде м'яти, а не різати. Твердість інструмента HRC 60…65, а заготовки HRC 15…20. Меншу твердість мають свердла, зенкера і мітчики.
Друга вимога — висока зносостійкість, тому що інструмент зазнає велике тертя і піддається зношуванню.
Третя вимога — висока теплостійкість, тобто здатність зберігати ріжучі властивості при високій температурі. Твердість вуглецевої інструментальної і швидкорізальної сталі приблизно однакова, але теплостійкість вуглецевої стали 200 °C, швидкорізальної 600 °C.
Четверта вимога — висока механічна міцність, тому що інструмент при роботі сприймає значні сили різання. Матеріал інструмента повинен добре працювати на вигин і стиск. Крім цього матеріал інструмента повинен мати гарну теплопровідність, добре шліфуватися і прожарюватися.
Використають такі матеріали для виготовлення інструментів: вуглецеві інструментальні і леговані інструментальні сталі; швидкорізальні сталі; тверді сплави; мінералокераміку; надтверді матеріали і алмази.
Режими обробки
Робота різального інструменту повинна проводитися за найвигіднішим режимом різання, що забезпечує найбільшу продуктивність при найменшій собівартості обробки деталі і при виконанні технічних вимог креслення.
При токарній обробці режим різання визначається глибиною різання t (мм), подачею S (мм/об) і швидкість різання v (м/хв).
Глибиною різання називається найкоротша відстань між оброблюваною і обробленою поверхнями, тобто величина заглиблення різця в матеріал. При зовнішньому поздовжньому обточуванні глибина різання дорівнює напіврізниці діаметрів до D і після d робочого кроку різця, мм:
- .
При розточуванні глибина різання являє собою напіврізницю між діаметром отвору після обробки і діаметром отвору до обробки. При підрізанні глибиною різання є розмір шару матеріалу, що зрізується, і вимірюваний перпендикулярно до обробленого торця, а при прорізанні канавок і відрізанні глибина різання дорівнює ширині канавки.
Подачею при точінні називається величина переміщення різця за один оберт заготовки.
Швидкістю різання при зовнішньому точінні називається довжина шляху, що проходить за одну хвилину точкою, розташованою на оброблюваній поверхні деталі. Якщо відстань n (мм), пройдена точкою помножити на частоту обертання шпинделя n (об/хв), то одержимо шлях, пройдений цією точкою за хвилину.
Вибір глибини різання визначається припуском на обробку і вимогами до точності і шорсткості поверхні. При високих вимогах до точності і малої шорсткості обробленої поверхні припуск, що перевищує 2 мм, варто знімати за два, а при нерівномірності припуску — за три проходи.
Подачу вибирають за таблицями режимів різання. Більші значення подач варто брати при обробці м'яких сталей і при роботі в центрах при відношенні L/D<6, а також при роботі в патроні, коли це відношення менш двох (L — відстань між опорами оброблюваної деталі; D — діаметр заготовки). При поперечному точінні і підрізуванні табличне значення подачі зменшують на 30…50 %.
Вибір швидкості різання для матеріалу різця обирається залежно від глибини різання, подачі і механічних властивостей заготовки. На практиці швидкість різання приймають відповідно до припустимої стійкості інструмента. Стійкість твердосплавного різця 60…90 хв. При такій стійкості зношування різця по задній поверхні допускається не більше 1 мм. Зношування по задній поверхні різця більше 1 мм допускати не слід, тому що це приводить до збільшення витрати твердого сплаву і часу для переточування різця. Наближення лунки зношування різця по передній поверхні до ріжучої крайки допускається не менш чим 0,2 мм. При зменшенні цієї відстані зростає небезпека руйнування ріжучої крайки.
Пристрої
Пристрої для токарних верстатів за призначенням можна поділити на три групи:
- пристрої для закріплення оброблюваних заготовок;
- допоміжний інструмент для закріплення різального інструменту;
- пристрої, що розширюють технологічні можливості верстатів, тобто, дозволяють робити не властиві цим верстатам роботи (фрезування, одночасне свердління декількох отворів і т. д.).
Пристрої та різальний інструмент становлять технологічне оснащення верстата. За ступенем спеціалізації пристрої поділяються на універсальні, спеціалізовані і спеціальні.
Універсальні пристрої застосовують для закріплення заготовок, розміри яких значною мірою відрізняються між собою (наприклад, універсальний трикулачковий патрон).
Спеціалізовані пристрої (цангові і мембранні патрони, оправки та ін.) застосовуються при обробці групи деталей, подібних за розмірами, конфігурацією і технологією виготовлення.
Спеціальні пристрої застосовуються при обробці певних деталей або при виконанні певної операції.
Універсальні пристрої використовуються в одиничному і малосерійному виробництві, а спеціалізовані і спеціальні — у великосерійному і масовому.
Шляхи підвищення продуктивності обробки
Трудомісткість верстатної обробки може бути знижена шляхом скорочення машинного або допоміжного часу операції, а також загального скорочення штучного часу за рахунок багатоінструментальної налагодженої обробки однієї або декількох заготовок.
Одночасна обробка декількох заготовок може виконуватися як на одному багатошпиндельному верстаті, так і на декількох верстатах при багатоверстатному обслуговуванні.
Механічна обробка може здійснюватися методом розчленовування, тобто диференціації операцій (за одну установку обробляється одна-дві поверхні) і методом концентрації операцій (найпростіший вид — послідовна обробка всіх поверхонь заготовки за одну або дві установки з її поворотом). Ефективнішим є метод концентрації з одночасною обробкою декількох поверхонь однієї або декількох заготовок наборами інструментів.
Основними способами скорочення машинного часу є:
- підвищення режимів різання,
- скорочення довжини і числа переходів інструмента,
- поєднання операцій і одночасна обробка декількох заготовок.
Підвищення режимів різання здійснюється за рахунок застосування більше раціональних режимів різання, прогресивних конструкцій різального інструменту і оснащення.
Поєднання операцій можливо також при використанні декількох інструментів, наприклад одночасне обточування і свердління заготовки, встановленої в патроні (свердла встановлюється в задній бабці), обточування вала із проточуванням канавок різцем, установленим у додатковому задньому різцетримачі, тощо.
Одночасна токарна обробка декількох заготовок здійснюється шляхом обточування однакових заготовок типу кілець, установлених на оправках. Можливо також обточування і свердління прутка з наступною його розрізкою на кільця або шайби.
Скорочення часу встановлення заготовок забезпечується за рахунок застосування швидкодіючих патронів (пневматичних, гідравлічних, електромагнітних) та інших типів механізованих затискачів (самозатискних хомутиків і оправок, рифлених центрів й ін.).
Установка заготовок складної форми на планшайбі вимагає досить тривалої вивірки рейсмусом або індикатором. Скоротити час встановлення в цих випадках можна за рахунок застосування різного роду упорів, штирів і фіксаторів для базування по отворам, призматичних базуючи пристроїв заготовки по зовнішніх циліндричних поверхнях і т.і.
Для скорочення часу зміни інструмента використовуються також різні пристосування, наприклад поворотна револьверна головка, додатковий задній різцетримач на супорті й ін. Поворотна револьверна головка, установлена в пінолі задньої бабки, має 4 — 6 інструментів (свердла, зенкери, розгортки, мітчики для повної обробки отворів). Вона значно скорочує допоміжний час у порівнянні з установкою і знімання інструментів у конусному отворі пінолі.
Скорочення часу на виміри досягається при роботі з упорами, при вимірах розмірів під час роботи верстата і при обробці отворів мірним інструментом.
Верстатобудування в Україні
Верстати токарної групи на території Україні почали випускати ще за часів Російської імперії, перший завод був збудований в Луганську, але бурхливий розвиток підприємств станкобудівної промисловості припав на Радянські часи. В 30-х в УРСР було збудовано й запущено 7 верстатобудівних підприємства, деякі з них зараз є флагманами верстатобудівної промисловості України і країн СНД:
- «Беверс» — колишній Бердичівський завод «Комсомолець», збудований у 1932 р. Виробляє токарно-револьверні верстати[1].
- «Веркон» — Київський верстатобудівний концерн (колишній КЗВА — Київський завод верстатів-автоматів імені Горького), заснований у 1934 р[2].
- ВАТ «Краматорський завод важкого верстатобудування» (КЗВВ) рос. КЗТС, заснований у 1937 р. — нині найбільший в Україні[3]. Виробляє унікальні важкі верстати, у тому числі з ЧПК.
- ВАТ «Мелітопольський верстатобудівний завод ім. 23 Жовтня»[4], що випускає револьверні автомати, дрібні спеціальні та деревобробні верстати.
- ВАТ «Верстатуніверсалмаш», збудований у 1970—1974 рр. (колишній Житомирський завод верстатів-автоматів — ЖЗСА)[5]. Випускає пруткові багатошпиндельні автомати та деревообробні верстати.
- Одеський дослідно-механічний завод випускав декілька моделей токарних верстатів.
Посилання
- ↑ http://www.bevers.ru/ Сайт ВАТ «Беверс»
- ↑ http://www.vercon.com.ua/ Сайт ВАТ «Веркон»
- ↑ http://www.kzts.com/ Сайт КЗВВ
- ↑ http://www.msz.org.ua/ Сайт МВЗ
- ↑ http://wum.boom.ru/ Офіційний сайт ВАТ «Верстатуніверсалмаш»
Ресурси інтернету
- http://www.mini-lathe.org.uk/ Довідник новачку з токарної обробки (анг.)
Література
- Бэргард Г.Д. Станки по металлу и работа на них; Книга, Ленинград-Москва, 1930
- Michael Stern und Hans Jendritzki. Der Uhrmacher an der Drehbank. Die Uhrmacherdrehmaschine, ihre Anwendung und Pflege, 3. Auflage 2006 ISBN 3-9809557-0-2
- Типинкичиев Б.Н., Красниченко Л.В., Тихонов А.А., Колев Н.С. Металлорежущие станки. М.: Машиностроение. 1972
- Металлорежущие станки / под. ред. В. Э. Пуша. — М.: Машиностроение, 1985. — 256 с.
- Чернов Н. Н. Металлорежущие станки. — 4-е. изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 416 с.
- Черпаков Б. И. Металлорежущие станки / Б. И. Черпаков, Т. А. Альперович. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 368с. ISBN 5-7695-1141-9
- Врагов Ю. Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. Основы компонетики. -М.: Машиностроение, 1978.- 208с.
- Проников А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. Изд.2-е, Высшая школа, 1968. — 431с.
- Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для втузов. / Н. С. Ковалев, Л. В. Красниченко, Н. С. Никулин и др. -М.: Машиностроение; 1980. −500 с.
- Металлорежущие станки и автоматы. Учебник для машиностроительных втузов. / Под ред. А. С. Проникова. -М.: Машиностроение, 1981. −479 с.
- В. М. Бочков, Р. І. Сілін, О. В. Гаврильченко / За ред. Р. І. Сіліна. Металорізальні верстати, Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2009. 268 с.
 | Ця стаття належить до добрих статей української Вікіпедії. |
 | Ця стаття належить до вибраних статей Української Вікіпедії. |