2014-01-25
768
Классификация и основные марки токарных станков.
Токарные станки и работы выполняемые на них.
Токарная обработка (точение) предназначена для формирования геометрии деталей машиностроения (в основном тел вращения) лезвийным инструментом посредством снятия стружки.
Кинематика резания определяется вращательным движением заготовки с пространственно фиксированной осью вращения и произвольным движением подачи.
Классификация по основным и вспомогательным признакам.
| Основные признаки | Вспомогательные признаки |
| Токарные и токарно-винторезные станки | Универсальные токарно-винторезные станки Патронные и патронно-центровые станки Патронно-прутковые и патронно-центровые прутковые Настольные |
| Токарные полуавтоматы и автоматы | Поперечного и продольного точения Одношпиндельные программируемые Одношпиндельные вертикальные Многошпиндельные горизонтальные с вращающимися заготовками Многошпиндельные горизонтальные с вращающимся инструментами Многошпиндельные вертикальные Фронтальные |
| Токарные револьверные станки | Горизонтальная револьверная головка Вертикальная револьверная головка |
| Токарные копировальные станки | Многорезцовые Гидрокопировальные |
| Карусельные и лобовые станки | Одностоечные Двухстоечные Лобовые |
| Токарные затыловочные станки | Простые Универсальные |
| Резьбообрабатывающие станки | Гайконарезные Резьбонарезные Резьботокарные |
| Токарные специализированные и специальные | Для обработки турбинных колес, гильз, цилиндров, труб, коленчатых валов и др. |
Компоновка станков обусловлена положением главной оси вращения заготовки и относительным положением инструмента в пространственной системе координат, используемой в ISO rec R-841. По этому признаку выделяют горизонтальные и вертикальные компоновки.
|
|
|
Уровень концентрации операций, выполняемых на одном станке, характеризуются числом рабочих позиций инструмента и способом закрепления заготовок (оно и многошпиндельная).
В настоящее время особое внимание уделяется концентрации операций токарной обработки, созданию многоцелевых токарных станков позволяющих выполнять операции внецентрового сверления, некоторого фрезерования и др. подобных операций. При этом принимаются меры для сокращения внецикловых потерь, связанных с переналадкой, контролем, загрузкой-выгрузкой, сменой инструмента его подход-отход к месту обработки и др., что возможно лишь при наличии развитой системы управления станком на базе ЧПУ.
Классификация по степени автоматизации.
| Степень автоматизации | Набор автоматически выполняемых функций |
| Ручное управление | Установка заготовки и инструмента, позиционирование рабочих органов и формирование базовых циклов вручную. Автоматизированное позиционирование рабочих органов и формирование базовых циклов. |
| Полуавтоматическое управление | Постоянство базовых циклов сформированных вручную. Частичное изменение базовых циклов вручную. Произвольное изменение базовых циклов с заменой инструмента вручную. |
| Автоматическое управление | Произвольное автоматическое изменение базовых циклов с заменой инструмента. Произвольное автоматическое изменение порядка выполнения базовых циклов с соответствующей сменой порядка работы инструмента. То же, включая манипуляции с заготовкой и обработанной деталью. Полная автоматическая организация цикла изготовления деталей. |
Точность станков регламентируется государственными (отраслевыми) стандартами, в целом содержащими пять классов точности.
|
|
|
Классы точности и основные виды станков токарной группы
| Основные виды станков | Класс точности станка | ||||
| Н Нормальный | П Повышенный | В Высокий | А Особо высокий | С Особо точный | |
| Токарные и токарно-винторезные | + | + | + | + | + |
| Токарные полуавтоматы и автоматы | + | + | + | - | - |
| Токарные револьверные | + | + | + | + | - |
| Токарные копировальные | + | + | - | - | - |
| Карусельные и лобовые | + | + | + | - | - |
| Затыловочные и Резьбообрабатывающие | + | + | + | + | - |
| Многоцелевые, специализированные и специальные | - | + | + | + | - |
Классы точности станков.
| Группы станков | Класс точности | Особенности |
| Станки нормальной точности | Н (нормальной точности) | Обеспечивают обработку деталей второго класса точности |
| П (повышенной точности) | Изготовляют на базе станков нормальной точности при обеспечении более качественного изготовления деталей и их сопряжений (опор, направляющих) | |
| Прецизионные станки | В (высокой точности) | Высокая точность обеспечивается специальной конструкцией элементов, высоким качеством их изготовления |
| А (особо высокой точности) | То же, изготавливают с более высокими требованиями к основным узлам и деталям, чем станки класса В | |
| С (особо точные) | Специальные мастер-станки, служащие для изготовления деталей, определяющих точность прецизионных станков, делительных и эталонных зубчатых колес, измерительных винтов и др. |
Компоненты и составляющие, отражающие технические характеристики и технологические характеристики станков токарной группы.
| Основные условия функционирования | Производительность штучная | Точность обработки | Эксплуатационные свойства |
| 1. Размеры рабочего пространства для размещения заготовок, инструмента и приспособлений. 2. Расположение обрабатываемых поверхностей, их количество и размеры. 3. Наибольшая масса устанавливаемых заготовок и способы закрепления. 4. Переделы частот вращения и подач рабочих органов. 5. Основная форма обрабатываемых заготовок (определяет пространственное размещение рабочих органов станка). 6. Количество, форма и параметры устанавливаемых инструментов для штатных методов обработки. 7. Количество управляемых (включая одновременно) перемещений рабочих органов. 8. Дискретность перемещений по осям координат. | 1. Мощность главного привода и подач. 2. Количество переходов и проходов. 3. Скорости холостых и установочных перемещений. 4. То же рабочих перемещений. 5. Наличие автоматизации основных и вспомогательных циклов. 6. Оснащенность дополнительными приспособлениями и устройствами. 7. Количество одновременно обрабатываемых заготовок и установленных инструментов. | 1. Выходная точность станка. 2. Точность установки изделия и позиционирования рабочих органов. 3. Исходная точность заготовки и объемная стабильность качества. 4. размерная износостойкость инструмента. 5. Статические, динамические и тепловые деформации несущей системы, групп узлов заготовки и инструментов. 6. Возможность перемещений формообразующих элементов. 7. Характер износа элементов и узлов станка. | 1. Масс станка 2. Площадь, занимаемая станком. 3. Надежность работы системы и узлов. 4. Удельная энергоемкость. 5. Техническая и эксплуатационная безопасность и экономичность. 6. Удобство управления и обслуживания. 7. Ремонтопригодность. |
Произведем краткий анализ компоновочных схем и конструктивных решений токарных и токарно-винторезных станков (ТТВС).
|
|
|
Станины являются базовыми элементами несущих систем ТТВС, правильное проектирование которых связывают с повышением виброустойчивости всего станка.
Традиционно применяются литые чугунные и сварные стальные станины. Однако для повышения демпфирующей способности и виброустойчивости используют обычный и полимерный бетон. Перспективна комбинированные станины, представляющие собой стальную оболочковую конструкцию, заполненную полимерным бетоном.
Наиболее распространенным для ТТВС являются станины с горизонтальными продольными направляющими, реже – с наклонными, облегчающими сход стружки. Сами направляющие выполняют закаленными и шлифованными, зацело со станиной.
Группа привода заготовки ТТВС является важнейшей функциональной группой, в которую входят шпиндельный узел, бабка шпиндельная, главная передача и привод главного движения.
Шпиндельный узел – важнейшая конструктивная компонента группы привода главного движения, определяющая качество обработки.
Основная характеристика шпиндельного узла – это верхний предел частоты вращения заготовки. Появление новых возможностей режущих инструментов, а именно создание твердых сплавов и износостойких покрытий способных выдерживать высокие температурные режимы, привело к разработке шпиндельных узлов с верхним пределом частоты вращения 5000 – 10000 об/мин и более.
|
|
|
Поведение шпинделя в статике и динамике в значительной степени определяется конструкцией его опор. При больших нагрузках и скоростях традиционные шарико- и роликоподшипники работают не всегда удовлетворительно. В этой связи получили распространение конструкции шпиндельных опор на керамических подшипниках качения, которые снижают величину тепловых деформаций при повышении частоты вращения и нагрузок. Перспективны активные магнитные подшипники с электронной системой управления, но высокая стоимость ограничивает их применение.
Рабочие шпиндели чаще всего выполняются полыми, для возможности обработки длинномерных заготовок.
Часто современные станки оснащают дополнительным шпинделем, для выполнения доделочных операций. Узел такого шпинделя устанавливают напротив основной бабки или в одну из позиций револьверной головки. После обработки заготовки с одной она перезажимается в дополнительном шпинделе для выполнения операций с противоположной стороны.
Бабка шпиндельная закрепляется на верхней плоскости станины и включает в себя шпиндельный узел, механизм передачи главного движения.
Главная передача осуществляет кинематическую связь главного электропривода со шпиндельной группой.
Привод главного движения, включающий собственно электродвигатель с системой управления им, выбирается исходя из обеспечения требуемого диапазона частот вращения заготовки при сохранении постоянной мощности на шпинделе.
В станках с ручным управлением применяют асинхронные одно- или двухскоростные электроприводы. В станках с автоматизированным управлением применяют высокомоментные электроприводы постоянного тока с частотным управлением.
Группа привода инструмента в станках выполняет функции продольной и поперечной подач, в состав компонентов входят системы передачи, крепления и управления движением инструмента.
Передача движения инструмента в ТТВС с ручным приводом осуществляется одним из валов привода главного движения, через механизм коробки подач. При этом реализуется ступенчатый диапазон подач.
В станках с ЧПУ применяются независимые приводы для продольных и поперечных подач. Системы управления приводами синхронизированы с системой управления главного движения. Обеспечение высокого качества поверхности достигается использованием шариковинтовых пар.
Система крепления инструмента. В зависимости от количества применяемых инструментов используются различные варианты их установки и крепления. Различают револьверные головки вертикального и горизонтального типа. Кроме того, для повышения производительности применяют двухсуппортные конструкции с независимым движением.
