Токарно карусельный станок назначение

Токарно карусельный станок назначение

Токарно карусельный станок назначение

Токарно карусельный станок назначение

Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины.

Самые распространённые токарные станки в советское время — 1К62 и 16К20.

Содержание

История создания [ править | править код ]

Токарный станок — древний инструмент. Самое раннее свидетельство о токарном станке восходит к Древнему Египту около 1300 года до нашей эры [1] . Есть также незначительные доказательства его существования в микенской цивилизации, начиная с 13-го или 14-го века до нашей эры [2] .

Четкие свидетельства изготовленных на станке артефактов были обнаружены в 6 веке до нашей эры: фрагменты деревянной чаши в этрусской гробнице в Северной Италии, а также две плоские деревянные тарелки с декоративными изготовленными на станке ободами в современной Турции [3] .

В период враждующих государств в Китае, около 400 г. до н. э., древние китайцы использовали токарные станки для заточки инструментов и оружия в промышленных масштабах [4] .

Первая известная картина, на которой изображен токарный станок, датируется 3 веком до нашей эры в Древнем Египте [5] .

Токарный станок был очень важен для промышленной революции. Он известно как «мать станков», поскольку это был первый станок, который привел к изобретению других станков [6] .

В 1717 году «придворный токарь Его Величества Император Петра Великого» Андрей Константинович Нартов впервые изобрёл токарно-винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колёс [7] . В токарных станках той эпохи резец зажимался в особом держателе, который перемещали вручную, прижимая к обрабатываемому предмету. Качество зависело только от точности рук мастера, тем более, что в то время токарные станки уже применялись для обработки металлических, а не деревянных изделий. Нарезать резьбу на болты, наносить сложные узоры на обрабатываемый предмет, изготовить зубчатые колеса с мелкими зубчиками мог только очень искусный мастер. В своем станке Нартов не просто закрепил резец, но и применил следующую схему: копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Станок позволял вытачивать сложнейшие рисунки почти на любых поверхностях. Как это ни парадоксально, невзирая на все дальнейшие усовершенствования придуманного Нартовым механизированного суппорта, принцип его действия остался таким же и в наше время [8] . Первые токарные станки Нартова хранятся в коллекции Эрмитажа, как шедевры инженерного искусства XVIII в [9] .

Первый полностью задокументированный токарный цельнометаллический токарный станок был изобретен Жаком де Вокансоном около 1751 года. Он был описан в «Энциклопедии».

Важным ранним токарным станком в Великобритании был горизонтальный сверлильный станок, который был установлен в 1772 году в Королевском Арсенале [en] в Вулвиче. Он работал на лошадиной тяге и позволял производить гораздо более точные и мощные пушки, которые с успехом использовались в американской войне за независимость в конце 18-го века. Одной из ключевых характеристик этого станка было то, что заготовка вращалась в противоположность инструменту, что делало её технически токарным станком. Генри Модслей, который позже много совершенствовал токарные станки, работал в Королевском Арсенале с 1783 года [10] . Подробное описание токарного станка Вокансона было опубликовано за десятилетия до того, как Модслей усовершенствовал свою версию. Вполне вероятно, что Модсли не знал о работе Вокансона, поскольку в его первых версиях упора для скольжения было много ошибок, которых не было в токарном станке Вокансона.

Во время промышленной революции механизированная энергия, генерируемая водяными колесами или паровыми двигателями, передавалась на токарный станок посредством линейного вала, что позволяло быстрее и легче работать. Металлообрабатывающие токарные станки превратились в более тяжелые станки с более толстыми и жесткими деталями. Между концом 19 и серединой 20 веков отдельные электродвигатели на каждом токарном станке заменили линейный вал в качестве источника энергии. Начиная с 1950-х годов сервомеханизмы применялись для управления токарными станками и другими станками с помощью числового управления, которое часто сочеталось с компьютерами для создания числового программного управления (ЧПУ). Сегодня в обрабатывающей промышленности сосуществуют токарные станки с ручным управлением и ЧПУ.

Читайте также:  Как подключить трансформатор на 12 вольт

Виды токарных станков [ править | править код ]

Доступны различные формы токарных станков в разных форматах и спецификациях. Есть деревообрабатывающие токарные станки, металлообрабатывающие станки и машины, используемые для декоративного точения, обработка стекла и алмазная обработка. Существуют легкие токарные станки, которые полезны для мягких работ, например, в мини-инструментальных комнатах или для практических применений или демонстраций. Существуют мощные токарные станки, используемые для массового производства на электростанциях, сталелитейных и бумажных фабриках, судостроительной и автомобильной промышленности, горнодобывающей промышленности, текстильной промышленности.

Отличительной особенностью токарно-карусельных (сокращенно карусельных) станков является вертикальное расположение оси шпинделя и соответственно горизонтальное расположение плоскости круглого стола (планшайбы), на которой крепится заготовка, получающая при обработке вращение вокруг вертикальной оси.

Токарно карусельный станок назначение

Рис. 6.31. Токарно-карусельный станок и рабочая поверхность планшайбы

танки с планшайбой1, диаметр которойD1 D1). Стандарт устанавливает ряд значенийDот 0,8 до 12,5 м. Для каждогоDрегламентированы значения других важных параметров, в частности, наибольшая высота устанавливаемого изделияН= (0,5 … 0,8)D.

Горизонтальное расположение плоскости планшайбы облегчает установку и выверку тяжелых заготовок, а высокоточное центральное отверстие диаметром D H7, фигурные6и Т-образные7пазы (рис. 6.31, б) создают удобства при монтаже приспособлений: центрирующих устройств, кулачков, планок, домкратов, подставок.

На карусельных станках можно проводить почти все виды токарных работ, включая точение и растачивание конусов при повернутых салазках верхнего суппорта. Специальные приспособления позволяют нарезать резьбу, обрабатывать фасонные поверхности по копиру, работать по упорам.

Кроме универсальных имеются специализированные карусельные станки с кольцевой планшайбой для обработки деталей типа колец и карусельные башенные станки для растачивания заготовок больших диаметров.

6.5.4. Токарно — револьверные станки

Токарно-револьверные (сокращенно револьверные) станки в отличие от токарно-винторезных вместо задней бабки имеют продольный суппорт с револьверной головкой, в гнезда которой устанавливают режущий инструмент с приспособлениями. Очередное рабочее движение суппорта выполняется после установочного поворота револьверной головки на новую позицию. По конструкции револьверные головки делят на многогранные с вертикальной осью поворота и круглые с горизонтальной осью поворота. По числу позиций или гнезд различают 4-, 6- и 16-позиционные головки.

Токарно карусельный станок назначение

Рис. 6.32. Станок с многогранной револьверной головкой

окарно-револьверный станок с многогранной револьверной головкой (рис. 6.32) состоит из коробки подач1, передней бабки2с коробкой скоростей, резцедержателя3, револьверной головки4, барабана задних регулировочных упоров5, револьверного суппорта6, поперечного суппорта 7 и станины 8.

Станок с горизонтальной осью револьверной головки отличается тем, что имеет только один револьверный суппорта 1, несущий круглую револьверную головку2с горизонтальной осью вращения (рис. 6.33).

Схемы крепления инструмента в револьверные головки приведена на рис. 6.34. В револьверных станках ходовой винт отсутствует, и резьбу можно нарезать только при помощи метчиков и плашек, закрепляемых в специальных патронах (рис. 6.34, а, поз. VиVI). Отрезные, подрезные и другие резцы, работающие с поперечной подачей, закрепляют в определенных гнездах круглой головки, которая может медленно вращаться и осуществлять круговую подачуSK, заменяющую поперечную (рис. 6.34, б).

Токарно карусельный станок назначение

Рис. 6.33. Станок с круглой револьверной головкой

а револьверных станках обрабатывают короткие детали относительно небольшого диаметра из штучных заготовок, полученных литьем, ковкой, штамповкой, или из пруткового материала, имеющего круглое, шестигранное, квадратное сечения. Штучные заготовки закрепляют в кулачковых, а прутковые — в цанговых патронах. Применяемые патроны обычно снабжены быстродействующим приводом.

Токарно карусельный станок назначениеРис. 6.34. Типы револьверных головок и схема их наладки: А— ось шпинделя,Б — ось револьверной головки

арактерным устройством револьверных станков являются регулируемые упоры разного назначения. Независимое перемещение суппортов в каждой позиции до требуемого положения обеспечивается упорами на барабане, закрепленном на станине и поворачивающимся одновременно с поворотом револьверной головки. Поворот круглой револьверной головки можно ограничить выдвижным упором1 (рис. 6.34, б). Благодаря регулировочному винту2 резец3, закрепленный в головке, не доходит до центра заготовки4, что необходимо при проточке канавки, применении фасонных резцов. При убранном упоре1выполняют подрезку торцов и отрезание детали. Упором (рис. 6.34, а, поз.I) ограничивают выдвижение прутка, подаваемого через шпиндель. Для сокращения машинного времени широко используют многоинструментальные приспособления (рис. 6.34, а, поз.II,III).

Большая насыщенность быстрозаменяемыми инструментами, многие из которых работают одновременно, система упоров и специальные патроны для зажима заготовок делают выгодным применение револьверных станков для высокопроизводительной обработки деталей сложной конфигурации. Однако оно оправдывается лишь в серийном производстве из-за сложности наладки инструментов и упоров.

Токарно-карусельный станок, который пришел на смену устройствам лобового типа и практически полностью вытеснил их с рынка, разработан для обработки заготовок, отличающихся внушительным диаметром и массой, но имеющих небольшую длину.

Токарно карусельный станок назначение

Двустоечный токарно-карусельный станок 1525Ф2

Применение и преимущества станков токарно-карусельной группы

Используя токарно-карусельные станки, занимаются обработкой габаритных маховых колес, шестерен и других похожих деталей. Технические возможности таких устройств позволяют совершать следующие технологические операции:

  • точение и растачивание заготовок, имеющих цилиндрическую и коническую конфигурацию;
  • подрезание торцов и их обработку;
  • обработку поверхностей наклонного типа;
  • формирование на поверхности детали канавок кольцевого типа;
  • сверление;
  • развертывание;
  • зенкерование.
Читайте также:  Условное графическое обозначение электрических устройств на схемах

Токарно-карусельные станки оснащаются также специальными приспособлениями, поставляемыми отдельно, что позволяет выполнять на этом оборудовании еще и следующие операции: фрезерование, долбление, нарезание резьбы разного типа, обработку фасонных поверхностей с использованием электрокопировального устройства, шлифование, обработку заготовок с применением упоров. Характеристики токарно-карусельных станков делают возможной обработку произведенных из черных и цветных металлов заготовок с диаметром до 25 м.

Токарно карусельный станок назначение

Одностоечный станок 1516

Главное движение в станках рассматриваемой группы совершает рабочий стол (планшайба), на котором зафиксирована деталь. Движение подачи, как и во всех токарных станках, в токарно-карусельном оборудовании совершает суппорт.

Карусельный станок благодаря особенностям конструкции отличается высокой безопасностью, надежностью, простотой в обслуживании и эксплуатации. Среди наиболее значимых преимуществ такого оборудования стоит выделить следующие:

  • точность и высокое качество обработки, предполагающей минимальный процент брака;
  • удобство управления оборудованием, что особенно характерно для моделей станков, оснащенных системой ЧПУ;
  • высокую скорость выполнения всех технологических операций.

Однако, как отмечают многие специалисты, к наиболее важным преимуществам, которыми обладают токарно-карусельные станки, относится безопасность их эксплуатации.

Как устроены токарно-карусельные станки

Наиболее значимым элементом конструкции станков токарно-карусельной группы является их рабочий стол, на котором размещена планшайба. Именно здесь фиксируется заготовка, требующая обработки. Рабочая поверхность стола располагается в горизонтальной плоскости, что упрощает процесс установки на него заготовок со значительными габаритами и весом.

В зависимости от модели и особенностей конструкции среди станков токарно-карусельной группы выделяют одно- и двухстоечные. На первых устанавливается планшайба диаметром до 1600 мм. Такие агрегаты применяются для работы с заготовками, имеющими диаметр до 1500 мм. Более впечатляющими характеристиками обладают двухстоечные агрегаты, на которых может устанавливаться планшайба диаметром до 25000 мм, что дает возможность обрабатывать очень габаритные заготовки.

На станине двухстоечного агрегата, расположенной в вертикальной плоскости, есть две направляющие, по которым перемещается поперечина со смонтированными на ней двумя суппортами – револьверным и расточным. Суппорты станка, в свою очередь, перемещаются по горизонтальным направляющим поперечины.

Токарно карусельный станок назначение

Основные узлы токарно-карусельного оборудования на примере станка 1512

В револьверный суппорт, который может совершать движение в вертикальном и горизонтальном направлениях, входят продольная каретка и ползун, перемещающийся по вертикальной оси. Именно на ползуне монтируется револьверная головка со специальными отверстиями для установки режущего инструмента. При помощи револьверного суппорта и закрепленного в ней режущего инструмента выполняются такие технологические операции, как обработка наружных поверхностей, сверление отверстий, подрезание торцов детали.

Конструкция расточного суппорта включает продольную каретку, на которой монтируется поворотный механизм. В последнем имеется ползун с установленным на нем резцедержателем. При помощи расточного суппорта и инструментов, закрепленных в нем, выполняются обработка конических поверхностей, растачивание отверстий и прорезание внутренних канавок.

На одностоечных станках токарно-карусельной группы устанавливается боковой суппорт, состоящий из продольной каретки, ползуна и резцедержателя. Назначение такого суппорта заключается в том, чтобы обеспечить обработку наружных поверхностей.

Токарно карусельный станок назначение

Планшайба карусельного станка

Использование одновременно двух режущих инструментов в процессе обработки особенно актуально в сфере тяжелого машиностроения – при производстве гидравлических турбин, генераторов и других деталей, отличающихся большими габаритами и весом.

Основные особенности оборудования

Выбирая станок токарно-карусельной группы, следует учитывать следующие его характеристики:

  • мощность станка;
  • количество скоростей и диапазон частоты вращения планшайбы;
  • угол поворота ползуна вертикального суппорта;
  • величина максимального перемещения суппортов оборудования в горизонтальном и вертикальном направлениях;
  • максимальные размеры подвергаемой обработке детали (высота, диаметр);
  • максимальная величина перемещения поперечины (для двухстоечных станков);
  • размеры планшайбы.

Обработка на станках токарно-карусельной группы осуществляется на высоких скоростях. Это допустимо потому, что заготовка и шпиндель не испытывают значительных консольных нагрузок, так как планшайба закреплена на рабочем столе особым образом.

Кроме основного движения и движения подачи, на станках данной группы используется совершаемое поперечиной (ее также называют траверсой) дополнительное движение. С его помощью режущий инструмент подводится к поверхности обрабатываемой заготовки.

Как уже говорилось выше, детали большого диаметра (16,5–25 м) обрабатывают на двухстоечных станках токарно-карусельного типа, а одностоечные агрегаты используют для заготовок с меньшими габаритами. Системы ЧПУ устанавливают на одностоечные карусельные устройства, что позволяет использовать такое оборудование для обработки деталей со сложной конфигурацией, характеризующихся наличием как прямолинейных, так и криволинейных образующих.

Токарно карусельный станок назначение

Токарно-карусельный станок с ЧПУ

Что характерно, на токарно-карусельных станках, оснащенных ЧПУ, не устанавливается боковой суппорт: все технологические операции на них выполняются за счет использования револьверного суппорта, работой которого, как и приводом основного движения, управляет специальная программа. Вводимая в блок управления станка, она отвечает за выполнение таких технологических операций, как:

  • выбор и установка необходимой частоты вращения планшайбы оборудования;
  • поворот револьверной головки в положение, требуемое для выполнения обработки, и ее фиксация в таком положении;
  • управление совершаемыми подачами и положением, которое занимают рабочие приспособления;
  • установка режущего инструмента в нулевом положении;
  • управление передвижениями, которые совершают рабочие инструменты.

Модели отечественного токарно-карусельного оборудования

История отечественных станков токарно-карусельного типа началась в 1935 г., когда на Краснодарском станкостроительном заводе имени Г.М. Седина был выпущен первый такой агрегат. Следует отметить, что данный завод долгое время считался самым известным и авторитетным производителем токарных станков именно карусельного типа. Продукция завода – качественные и надежные станки токарно-карусельного типа – активно использовалась на всей территории Советского Союза. Многие из этих устройств и сейчас еще можно встретить на промышленных предприятиях.

Читайте также:  Заточка перьевого сверла по дереву

Токарно карусельный станок назначение

К наиболее популярным моделям оборудования от данного производителя стоит отнести станок 1516. Данная модель одностоечного станка (наряду с моделью 1512) относится к категории универсальных токарно-карусельных устройств, предназначенных для обработки заготовок из черных и цветных металлов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Технические характеристики станков обеих упомянутых выше моделей обеспечивают выполнение практически любых токарных операций, но используют эти устройства преимущественно для обтачивания и растачивания:

  • поверхностей цилиндрической формы;
  • плоских торцов заготовок;
  • конических поверхностей.

Можно встретить некоторые модификации данных станков, на которых производитель устанавливал планшайбы самоцентрирующегося типа. Естественно, технологические возможности оборудования с такими планшайбами значительно шире, чем у обычных моделей.

Выпускались на заводе имени Г.М. Седина и двухстоечные станки токарно-карусельной группы. Здесь ярким образцом является модель 1525. Среди примечательных характеристик станка данной модели стоит отметить следующие: возможность изменять направление вращения планшайбы (реверс); наличие в конструкции двух верхних суппортов поворотного типа. Привод главного движения станка модели 1525 оснащался двухступенчатым редуктором и электродвигателем, частоту вращения вала которого можно регулировать. За выбор интервала скорости вращения планшайбы в конструкции станка отвечают две электромагнитные муфты, а частота вращения вала главного электродвигателя бесступенчато регулируется посредством специальной электрической схемы.

Все вышеперечисленные модели станков производились и с ЧПУ, тогда их маркировка выглядела следующим образом: 1512Ф2, 1516Ф2, 1525Ф2. В качестве управляющей системы на этих устройствах устанавливались отечественные программные комплексы (П32-3М, Н55-2) либо электронное оборудование компаний Bosch (Германия) и Alcatel (Франция).

Популярные зарубежные станки токарно-карусельной группы

На отечественном рынке представлен большой выбор токарно-карусельного оборудования от зарубежных производителей. О наиболее популярных моделях и торговых марках стоит сказать отдельно.

Хорошее соотношение цены и качества демонстрируют станки от китайской компании Dalian Guofeng Machine Tools, в маркировке которых присутствует буква «С».

5231, 5240, 5250, 52630

Данные модели относятся к категории токарно-карусельного оборудования двухстоечного типа, по своим техническим характеристикам они во многом похожи на станки завода им. Г.М. Седина. Эти устройства позволяют с достаточно высокой точностью осуществлять токарную обработку заготовок, характеризующихся как простой, так и сложной конфигурацией.

Токарно карусельный станок назначение

Dalian Guofeng Machine Tools C5250 — cтанок от китайского производителя

Это одностоечные модели токарно-карусельного оборудования, мощность которого варьируется от 22 до 45 кВт. На агрегатах данных моделей установлена упрощенная система ЧПУ – цифровая индикация, с помощью которой управление работой токарно-карусельного станка становится более удобным, простым и эффективным. Данные станки, приводы перемещения по осям X и Z которых оснащены дополнительными сервомоторами, также отличаются высокой надежностью и точностью выполнения обработки.

Если рассматривать более качественное (а значит, и дорогостоящее) токарно-карусельное оборудование от зарубежных производителей, представленное и пользующееся популярностью на отечественном рынке, то стоит отметить продукцию швейцарской компании ENCE GmbH. Данный производитель предлагает оборудование нескольких серий.

Токарно карусельный станок назначение

Станок Dalian Guofeng Machine Tools C5116

На оборудовании данных моделей обрабатывают заготовки, диаметр которых находится в интервале 315–500 см. На станках этой серии не устанавливается система ЧПУ, но при необходимости оснастить их такой системой можно очень оперативно. Двухступенчатый привод, реализующий главное движение, оснащается электродвигателем, частоту вращения вала которого можно изменять по 16 ступеням. На этих токарно-карусельных станках использованы два типа направляющих: вертикальные – скользящие, горизонтальные – гидростатичного типа (они выступают в роли разгрузочных элементов).

Как понятно из обозначения, на этих устройствах обработке подвергают детали с диаметром 125–200 см. Агрегаты этой серии оснащены роликовыми направляющими, в подвижные узлы которых установлены высокоточные подшипники качения. Вертикальный и четырехпозиционный суппорты данных токарно-карусельных станков гидравлически сбалансированы, что повышает точность обработки. Надежности оборудование данной серии способствует и то, что оно оснащается электрическими компонентами от известной компании Siemens.

Это токарно-карусельное оборудование, оснащенное системами ЧПУ, от компаний Siemens Fanuc. Среди важных конструктивных особенностей оборудования данной серии стоит выделить сервомотор с коробкой передач ZF (Германия) и термически симметричный рабочий стол. Выпускается данное оборудование, характеризующееся высокой скоростью обработки и низким уровнем шума, в трех основных категориях: стандартной, тяжелой и высокоточной.

Говоря о специализированном токарно-карусельном оборудовании от западных производителей, представленном на отечественном рынке, нельзя не упомянуть станки с числовым программным управлением, выпускаемые под торговыми марками VWEN и SENQ. На таких устройствах можно обрабатывать заготовки не только из черных и цветных металлов, но и из сплавов, содержащих в своем составе керамику и фарфор. Диаметр деталей, с которыми работают на этих токарно-карусельных станках, доходит до 10 м.