Введение
Машиностроение является основой научно-технического прогресса в различных отраслях промышленности. Металлорежущие станки вместе с некоторыми другими видами технологического оборудования обеспечивают изготовление новых видов оборудования.
Металлорежущий станок – машина для размерной обработки заготовок путем снятия стружки. Обработка производится преимущественно лезвийным или абразивным инструментом.
Процесс обработки на станках осуществляется с помощью движений формообразования, в которых участвуют инструмент и заготовка. Движения формообразования могут быть движениями резания и движениями подачи. Эти движения в процессе резания образуют на заготовке заданные поверхности.
Кроме технологических операций, связанных с изменением формы и размеров заготовок, на станках необходимо выполнять вспомогательные операции для смены режущего инструмента и заготовок, их зажима и контроля, для подвода в зону обработки смазочно-охлаждающей жидкости и удаления стружки, а также для управления станками, контроля и диагностирования их состояния.
Токарно-винторезный станок модели 1К62
Цель работы: изучить назначение и действие различных механизмов станка: главного движения, подач, резьбонарезного и множительного; научиться составлять уравнения кинематических цепей главного движения и подачи; освоить методы настройки токарно-винторезного станка на обработку конусов; освоить настройку токарно-винторезного станка на нарезание заданной резьбы резцом с помощью коробки подач и суппорта с фартуком. Приобрести практические навыки работы на станке.
Общие сведения
Техническая характеристика токарно-винторезного станка модели 1К62
Высота центров 215 мм
Наибольший диаметр обработки над станиной 400 мм
Расстояние между центрами 1400 мм
Количество частот вращения шпинделя - 23 (в пределах 12,5…2000) об/мин
Количество продольных и поперечных подач 56 (с пределами изменения продольных подач 0,070…4,16 мм/об) поперечных подач
(0,035… 2,08 мм/об)
Число метрических резьб 19 (с пределами изменения шага 1…12 мм)
Число дюймовых резьб 20 (с пределами изменения шага 2…24 нитки на дюйм)
Число модульных резьб 9 (с пределами изменения модуля 0,5…3 мм)
Число питчевых резьб 9 (с пределами изменения шага 2…18 питчей)
Универсальный токарно-винторезный станок 1К62 (рис. 1.1) предназначен для выполнения всевозможных токарных работ: наружной и внутренней обработки цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, растачивания, прорезания канавок, подрезки торцов, а также нарезания метрической, дюймовой, модульной и питчевой резьб. На станке можно также производить сверление, рассверливание, зенкерование и развертывание, обкатывание, раскатывание, алмазное выглаживание поверхностей, накатывание рифлений [1, 3-9, 11, 12, 17].
Станок состоит из следующих узлов: станины А, передней Б и задней В бабок, коробки подач Г, суппорта Д с фартуком Ж, электрощита З.
В корпусе передней бабки смонтирован ступенчатый привод главного движения с шпиндельным узлом. Обрабатываемую заготовку устанавливают и фиксируют в кулачковом патроне, закрепленном на переднем конце шпинделя. Если заготовка имеет большую длину, то ее дополнительно поддерживают центром задней бабки.
Рис. 1.1. Общий вид токарно-винторезного станка модели 1К62:
А – станина; Б – передняя бабка; В – задняя бабка; Г – коробка подач; Д – суппорт с верхней кареткой резцедержателя; Ж – фартук; З – электрощит; 1 – рукоятка переключения двойного и тройного блоков коробки скоростей; 2 – рукоятка установки нормального и увеличенного шага резьбы, положения шпинделя для деления окружности детали при многозаходных резьбах; 3 – рукоятка выбора правого или левого направления резьбы; 4 – рукоятка переключения перебора; 5 – рукоятка управления маточной гайкой; 6 – рукоятка включения подач; 7 – рукоятка установки величины подачи или шага резьбы; 8 – рукоятка настройки рода работ: подачи, нарезания резьбы или архимедовой спирали; 9 – кнопка включения реечной шестерни; 10 – маховик ручного продольного перемещения суппорта; 11 – рукоятка ручной поперечной подачи каретки суппорта; 12 – рукоятка ручного перемещения каретки резцедержателя; 13 – рукоятка крепления задней бабки на станине; 14 – маховик перемещения пиноли; 15 – рычаги включения направления вращения шпинделя; 16 – рукоятка поворота, фиксации и закрепления резцедержателя; 17 – рукоятка закрепления пиноли; 18 – кнопки пуска и останова главного электродвигателя; 19 – кнопка включения ускоренных продольных и поперечных перемещений суппорта; 20 – выключатель насоса охлаждения; 21 – линейный выключатель; 22 – выключатель местного освещения
При работе станка обрабатываемая заготовка вместе со шпинделем совершает непрерывное вращательное движение, которое является главным рабочим. Движение подачи совершает инструмент, установленный и закрепленный в резцедержателе суппорта. Суппорт состоит из каретки продольных салазок, фартука, поперечных салазок, поворотной части верхних салазок с кареткой резцедержателя. Подачу может совершать также осевой инструмент, зафиксированный в пиноли задней бабки. Его можно перемещать вручную, вращая маховик, а также на рабочей подаче. В последнем случае, бабка соединяется специальным захватом с суппортом и перемещается вместе с ним.
Механизм главного движения
Кинематическая цепь коробки скоростей приводится в движение от электродвигателя мощностью 
или 
и частотой вращения 
через клиноременную передачу, состоящую из двух пяти-ручьевых шкивов диаметром 142 и 254 мм (рис. 1.2).
На валу I коробки скоростей свободно сидят двойной блок зубчатых колес 56-51 и зубчатое колесо 50, которые могут поочередно соединяться с валом II при помощи фрикционной муфты 
, управляемой рычагом 15 (рис. 1.1). Для передачи шпинделю правого вращения с валом II соединяют блок 56-51, при этом вал II получает две частоты вращения через зубчатые колеса 51-39 или 56-34. Далее при помощи зубчатых колес 29-47, 21-55 или 38-38 вал III получает три частоты вращения. От вала III через зубчатые колеса 65-43 непосредственно приводится во вращение шпиндель VI. Для получения низких частот вращения шпинделя используют перебор. В этом случае цепь низких частот вращения шпинделя VI, когда включен перебор (зубчатый блок 43-52 передвинут вправо), начинается с вала III, следует через зубчатые колеса 22-88 или 45-45, передается на вал V и заканчивается передачей 26-52.
Таким образом, шпиндель VI может получить 23 различных частот правого вращения, причем, 6 частот прямого включения и 17 частот через перебор. Для передачи шпинделю вращения в обратном направлении с валом II при помощи муфты соединяют зубчатое колесо 50 и движение от вала I передается через зубчатые колеса 50-24, 36-38 на вал II и далее на шпиндель по тем же кинематическим парам, что и при прямом вращении. При этом количество частот обратного вращения в два раза меньше.
Для выполнения токарных работ, а также для нарезания различных резьб на данном станке необходимо произвести настройку его кинематических цепей – главного движения и движения подачи. Заданная частота вращения шпинделя, отвечающая расчетной, а также ближайшему табличному значению, обеспечивается установкой рукояток коробки скоростей в соответствующие положения.
Уравнение кинематической цепи главного движения имеет следующий вид:
, (1.1)
где 
– заданная частота вращения шпинделя, об/мин; 
– частота вращения ротора электродвигателя, об/мин; 
– передаточное отношение ременной передачи; 0,96 – коэффициент упругого проскальзывания ременной передачи; 
– передаточное отношение коробки скоростей.
В результате наибольшая частота вращения шпинделя может быть определена из выражения:
(1.2)
Аналогично можно найти наименьшую частоту вращения шпинделя:
(1.3)
Механизм подач
Движение подач заимствуется от шпинделя VI через зубчатые колеса 60-60 для вала VII (рис. 1.2). На вал VIII прямое вращение передается через зубчатые колеса 42-42 или 28-56, а обратное – через зубчатые колеса 35-28-35. Движение с вала VIII подается на сменные колеса гитары 42-95-50 и далее на вал IX, с которого движение осуществляется по двум направлениям: первое – через зубчатые колеса 35-37-35 на вал Х, механизм Нортона, шестерни 35-28, 28-35 и множительный механизм, состоящий из двух подвижных двойных блоков шестерен 
и 
. Они обеспечивают получение четырех различных передаточных отношений: 1/8; 1/4; 1/2 и 1. При включении кулачковой муфты 
вращение вала XIV передается непосредственно ходовому винту.
При реализации движения по второму направлению включают муфты М2 и М4, а колесо 37 расцепляют с колесом 35, которое расположено на валу Х и может перемещаться по нему в осевом направлении. Муфта М3 остается включенной. В этом случае от вала IX получит вращение вал XI через механизм Нортона и далее через муфту М4 оно будет передаваться валу XII, множительному механизму, двухвенцовому блоку Б9 зубчатых колес 28-48 и при включенных муфтах М4 и М5 – ходовому винту. При включении муфты М3 происходит соединение валов XI и XIV, а при включении муфты М2 – валов IX и XI. В случае включения М2, М3 и М5 вращение вала IX сообщается непосредственно ходовому винту XVI.
Ходовой вал получает вращение от вала XIV через двухвенцовую пару зубчатых колес 28-56, обгонную муфту 
для осуществления механических подач суппорта. В случае смещения блока 28-28 влево его зубчатый венец входит в зацепление с шестерней 56, жестко закрепленной на валу XV, вра-
щение ходовому валу передается помимо обгонной муфты, что необходимо при нарезании торцовых резьб.
От ходового вала вращение через шестерни 27-20-28, предохранительную муфту 
и червячную передачу 4-20 сообщается валу, на котором расположены два зубчатых колеса по 40 зубьев. Они непосредственно связаны с зубчатыми венцами кулачковых муфт, расположенных слева. При сцеплении кулачковых муфт, расположенных слева, включается продольная подача. Тогда движение к реечному колесу будет передаваться через зубчатые колеса 40-37, 14-66. Для изменения направления продольной подачи муфты переключают, тогда реечное колесо получит вращение через колеса 37-45-37, 14-66.
Включение поперечной подачи производят сцеплением муфт, расположенных справа, тогда винт поперечной подачи получит вращение через колеса 40-37, 40-61-20. Если муфту переключить, то винт поперечной подачи получит вращение через зубчатые колеса 37-45-37, 40-61-20, поэтому суппорт будет перемещаться в обратном направлении.
Кинематическая цепь подачи согласовывает вращение шпинделя с перемещением суппорта в продольном или поперечном направлении. За один оборот шпинделя суппорт должен перемещаться на величину S в мм/об.
Уравнение кинематической цепи продольной подачи имеет вид:
(1.4)
где i – передаточное отношение от шпинделя до реечного колеса;
p m Z – длина делительной окружности реечного колеса, мм;
S – продольная подача, мм/об.
Коробка подач получает вращение от вала VIII через гитару со сменными блоками С1 и С2. Для нарезания метрических и дюймовых резьб и получения различных величин механической подачи сменные блоки устанавливаются в порядке 42-95-50.
Минимальная продольная подача примет значение:
(1.5)
При необходимости нарезания модульных и питчевых резьб сменные блоки шестерен переворачиваются, и вращение коробки подач передается шестернями 64-95-97.
Быстрое перемещение суппорт получает от отдельного электродвигателя N = 1 кВт, n = 1410 об/мин через ременную передачу со шкивами Ø85 и Ø147 мм, ходовой вал и далее по тем же кинематическим цепям фартука, по
которым суппорту сообщаются рабочие подачи.
Величину быстрого продольного перемещения суппорта можно определить из уравнения кинематической цепи:
(1.6)
Суппорт токарного станка
Суппорт снабжен резцовой кареткой, в резцедержателе которой закрепляют резцы, и предназначен для сообщения ему одного из четырех направлений движения подачи (рис. 1.3).
Суппорт состоит из четырех основных частей: каретки 1 продольных направляющих, фартука, поперечной каретки 2, поворотной плиты 3 резцовой каретки 4, резцедержателя 5.
При ослаблении гаек 6, закрепляющих поворотную плиту 3 суппорта на поперечной каретке 2, верхняя часть суппорта с направляющими для ее резцовой каретки может быть повернута вручную в любую сторону.
Величина поворота находится в пределах ±45 О и отсчитывается по шкале, нанесенной на опорной части поперечной каретки, а риска О для отсчета угла находится на фланце поворотной части суппорта. Каждое деление шкалы соответствует 1 О.
 |
Рис. 1.3. Суппорт токарно-винторезного станка:
1– каретка продольного перемещения; 2 – каретка поперечного перемещения; 3 – поворотная плита суппорта; 4 – резцовая каретка; 5 – резцедержатель; 6 – одна из двух гаек, фиксирующих поворотную плиту
Задняя бабка
Заднюю бабку (рис. 1.4) применяют для поддержания правого конца изделия при помощи центра, устанавливаемого в конусе пиноли. Осевое перемещение пиноли осуществляется вращением маховика через винт и гайку, запрессованную в пиноли. Закрепление пиноли в требуемом положении производят рукояткой 5, расположенной на корпусе. При настройке станка на обточку конуса корпус 3 можно сдвигать по нижней плитке 12 в поперечном направлении при помощи винтовой пары 1. Заднюю бабку перемещают по направляющим станины и закрепляют в определенном месте, которое зависит от длины обрабатываемой детали. Ее закрепление производят болтом 14 и башмаком 2. Это также можно осуществить с помощью рукоятки 9, эксцентрика 11 и башмака 13 через башмак 2.
Рис. 1.4. Задняя бабка токарно-винторезного станка:
1 – винтовая пара для поперечного смещения корпуса задней бабки; 2 – верхний прижимной башмак; 3 – корпус задней бабки; нижняя опорная плита; направляющие; 4 – вращающийся цент; 5 – рукоятка фиксации пиноли; 6 – пиноль; 7 – винт перемещения пиноли; 8 – гайка ходового винта; 9 – рукоятка фиксации задней бабки на станине; 10 – маховичок ручного вращения винта пиноли задней бабки; 11 – эксцентрик; 12 – опорная плита; 13 – нижний башмак; 14 – болт для закрепления задней бабки на станине
