История создания
Токарный станок в школьной мастерской Токарный станок — древний инструмент. Самое раннее свидетельство о токарном станке восходит к Древнему Египту около 1300 года до нашей эры. Есть также незначительные доказательства его существования в микенской цивилизации, начиная с 13-го или 14-го века до нашей эры.
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.
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.
Первая известная картина, на которой изображен токарный станок, датируется 3 веком до нашей эры в Древнем Египте.
Токарный станок был очень важен для промышленной революции. Он известен как «мать станков», поскольку это был первый станок, который привел к изобретению других станков.
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. 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. Первые токарные станки Нартова хранятся в коллекции Эрмитажа, как шедевры инженерного искусства XVIII в.
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 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. 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.
Сведения о производителе токарного станка продольного точения 1М10ДА
Производителем токарного станка продольного точения 1М10ДА является Ленинградский завод станков-автоматов (ЛЗСА), основанный в 1927 году.
С 1984 года завод ЛЗСА входит в Объединение прецизионного станкостроения с 1993 года входит в Санкт-Петербургский Завод прецизионного станкостроения.
Станки, выпускаемые Ленинградским заводом станков-автоматов (ЛЗСА)
- 1А136 автомат токарно-револьверный одношпиндельный прутковый Ø 36
- 1М10ДА автомат токарный продольного точения особо высокой точности Ø 16
- 11Т16А — автомат токарный продольного точения особо высокой точности Ø 16
- ЛА155ф30 — автомат токарный продольного точения высокой точности с ЧПУ Ø 16
Принцип работы токарного автомата продольного точения
Принцип работы токарного автомата продольного точения
Отличительной особенностью автоматов продольного точения (рис. 74) является то, что пруток в них кроме вращательного движения имеет вместе со шпиндельной бабкой 6 продольное поступательное перемещение Sпрод. Все суппорты автомата, которых может быть четыре или пять, расположены веерообразно вокруг обрабатываемого прутка (см. рис. 37). Они имеют только поперечное перемещение Sпоп. При одновременном согласованном перемещении шпиндельной бабки с прутком и поперечных суппортов на этих автоматах можно без применения фасонных резцов обрабатывать конические и фасонные поверхности.
Вертикальные суппорты 2, 3 и 5 расположены на специальной стойке, имеют прямолинейное перемещение и управляются от самостоятельных кулачков распределительного вала. Два горизонтальных суппорта 1 и 9 расположены на балансире 10, имеют качательное движение вокруг оси 11 и управляются оба от одного кулачка 12.
В стойке, на которой расположены вертикальные суппорты, установлен неподвижный люнет 4, являющийся дополнительной передней опорой для прутка. Все суппорты с резцами располагаются в непосредственной близости от люнета, в результате чего плечо l, на котором действует сила резания PZ, получается очень маленьким. Сила резания здесь воспринимается в основном люнетом, а прогиб прутка от нее из-за малого l получается очень незначительным. Благодаря этому на автоматах продольного точения можно обрабатывать с очень высокой точностью достаточно длинные заготовки, имеющие небольшой диаметр.
С правого конца пруток постоянно поджимается толкателем 8 под действием груза 7 для удержания его в переднем положении при отходе шпиндельной бабки назад.
Шпиндель в автоматах продольного точения всегда вращается в одну сторону и имеет левое вращение по стрелке А. Поэтому нарезание правой резьбы на них производится методом обгона.
Схема обработки заготовки на токарном автомате продольного точения
На рис. 75 показана обработка типовой заготовки на автомате продольного точения. Обработка осуществляется путем последовательного чередования (позиции I—XIII) продольного перемещения шпиндельной бабки с прутком и поперечных перемещений резцов. Только на XIII позиции отрезка изготовленной детали производится при одновременном перемещении прутка с бабкой и отрезного резца.
Короткие заготовки обрабатывают без люнета вблизи от передней опоры шпинделя. При обработке заготовок из квадратного и шестигранного прутков применяют вращающийся люнет. Применение на автоматах специальных приспособлений позволяет расширить их технологические возможности и выполнять дополнительные операции (нарезание резьбы, сверление отверстий, фрезерование шлицевых пазов.
Недостатком рассмотренного принципа работы автоматов продольного точения является повышенный износ люнета и направляющих шпиндельной бабки. В результате этого нарушается их соосность, а следовательно, снижается и точность обработки.
Обозначения одношпиндельных автоматов и полуавтоматов:
- Первая цифра в обозначении — группа: 1 — станок токарной группы
- Вторая цифра в обозначении — подгруппа: 1 — одношпиндельный автомат или полуавтомат
- Последнее число: диаметр обработки прутков, например: 25, 40, 65 мм
- Буква в обозначении: поколение станка (серия и т.д.), например: Б, Е, П, Г, И.
- Последняя буква П означает, что этот станок имеет повышенную точность по ГОСТ 8—82Е
Пример обозначения одношпиндельных автоматов и полуавтоматов: 1Б140, 1Е140, 1П140, 1Г140П, 1И125П, 1И140П, 1И165П.
Отличие автоматов и полуавтоматов
Различие между автоматами и полуавтоматами заключается в том, что на полуавтомате оператор выполняет такие действия:
- установка и закрепление заготовки;
- пуск оборудования;
- освобождение и снятие готового изделия.
Прутковые токарные автоматы предназначены для их эксплуатации в серийном и массовом производствах. Объясняется это тем, что устройство таких автоматов предполагает использование достаточно сложных инструментальных наладок, которые занимают много времени для подготовки. Их рентабельность достигается только тогда, когда обработать нужно большую партию деталей.
Технические и технологические показатели станков токарной группы
1.12.5. Технические и технологические показатели станков токарной группы
- Основные условия функционирования
- Размеры рабочего пространства для размещения заготовок, инструмента и приспособлений.
- Расположение обрабатываемых поверхностей, их количество и размеры.
- Наибольшая масса устанавливаемых заготовок и способы закрепления.
- Пределы частот вращения и подач рабочих органов
- Основная форма обрабатываемых заготовок (определяет пространственное размещение рабочих органов станка).
- Количество, форма и параметры устанавливаемых инструментов для штатных методов обработки.
- Количество управляемых включая одновременно) перемещений рабочих органов.
- Дискретность перемещения по осям координат
- Производительность штучная
- Мощность главного привода и подач.
- Количество переходов и проходов.
- Скорости холостых и установочных перемещений.
- То же рабочих перемещений.
- Наличие автоматизации основных и вспомогательных циклов.
- Оснащенность дополнительными приспособлениями и устройствами.
- Количество одновременно обрабатываемых заготовок и установленных инструментов
- Точность обработки станка
- Выходная точность станка.
- Точность установки изделия и стабильность позиционирования рабочих органов.
- Исходная точность заготовки и объемная стабильность качества.
- Размерная износостойкость инструмента.
- Статические, динамические и тепловые деформации несущей системы, групп узлов заготовки и инструментов.
- Возможность корректирования перемещений формообразующих элементов.
- Характер износа элементов и узлов станка
- Эксплуатационные свойства станка
- Масса станка.
- Площадь, занимаемая станком.
- Надежность работы систем и узлов.
- Удельная энергоемкость.
- Материалоемкость.
- Техническая и эксплуатационная безопасность и экономичность.
- Удобство управления и обслуживания.
- Ремонтопригодность
Машины с ЧПУ
Как уже упоминалось, станки, предназначенные для изготовления металлических деталей, могут дополнительно оснащаться ЧПУ. Такие системы управления обычно применяются в том случае, если автомат токарный предназначен для выпуска деталей в серийном или мелкосерийном производстве. Используемое в ЧПУ программное обеспечение позволяет:
автоматизировать процесс обработки;
улучшить качество обрабатываемых деталей;
значительно сократить время наладки станка.
Разного рода приводы и преобразователи в ЧПУ используются цифровые. Представляют они собой электродвигатели, работающие либо от переменного, либо от постоянного тока. В кинематическую схему станка при использовании ЧПУ встраиваются специальные датчики. Рабочий инструмент в станках, оборудованных ЧПУ, используется максимально прочный, так как функционируют они с очень высокой скоростью и производительностью. Конструкция основания у таких машин должна быть предельно жесткой.
Достоинства автоматического оборудования
Широкие операционные возможности автоматического токарного станка позволяют получать максимальную отдачу при изготовлении продукции с высокими качественными характеристиками на предприятиях с разными направлениями деятельности. Автоматические и полуавтоматические модели комплектуются большим набором разнообразных сверл и резцов, предназначенных для однотипного или комбинированного использования при изготовлении крупных или мелких партий изделий. Токарные автоматы относятся к самоуправляемым видам оборудования. Устройство способно осуществлять контроль работы на всех этапах производственного процесса.
Оборудование с многошпиндельной системой намного ускоряет рабочий процесс за счет способности одновременно осуществлять обработку нескольких деталей на протяжении одного рабочего цикла. Обслуживание станка оператором заключается только в регулировке рабочих параметров и проверке хода и результатов деятельности устройства. Унифицированная конструкция делает техническое обслуживание станка легким и дает возможность оперативно производить ремонтные работы. Поперечное расположение обрабатываемых заготовок по отношению к фасонному резцу позволяет выполнять расточку внешних и внутренних поверхностей заготовки.
Одношпиндельные автоматы
Автоматы одношпиндельные имеют разновидности. Наиболее распространены автоматы одношпиндельные прутковые. К ним относят:
- токарно-револьверные автоматы;
- продольного точения;
- фасонно-отрезные.
Фасонно-отрезные
Предназначены фасонно-отрезные автоматы для изготовления деталей коротких с малым диаметром, которые имеют простую форму. Материал закрепляется в шпинделе, который вращается при помощи цангового патрона. У станка имеется 2 или 4 суппорта, которые перемещаются только в поперечном направлении и несут отрезные и фасонные резцы. Чтобы получить деталь необходимой длины, в станке есть подвижный упор, который автоматически устанавливается после окончания цикла по оси шпинделя. Подаётся материал при помощи механизма подачи до соприкосновения с упором.
Основным движением таких станков является вращение шпинделя и движене подачи — перемещения суппортов поперечных. У некоторых моделей фасонно-отрезных оборудований имеется продольный суппорт, который перемещается вдоль оси шпинделя и позволяет сверлить отверстия.
Продольного точения
Это оборудование предназначено для изготовления в большом количестве элементов из бунта или прутка малого диаметра, но длинных. Используется такое оборудование на предприятиях точной индустрии (приборостроение, часовое производство и прочие). Высокие требования к чистоте поверхности и точности деталей обусловили ряд конструктивных особенностей таких автоматов. Во вращающемся шпинделе закрепляется заготовка при помощи цангового патрона. По направляющим станины перемещается шпиндельная бабка, сообщая движение подачи заготовке относительно неподвижного резца, который закреплён в суппорте.
Суппорт резцу установочные перемещения при переходе на обработку ступени иного диаметра и движение поперечной подачи при фасонном обтачивании и отрезке. В станке есть суппорт сбалансированного типа и два или три вертикальных суппорта. Суппорт сбалансированного типа несёт два резца и совершает вокруг оси, которая закреплена в кронштейне, качательное движение. Чтобы увеличить жёсткость системы, пруток (заготовка) перемещается в люнетной втулке. Нарезание резьбы, развёртывание, зенкерование, сверление могут осуществляться с помощью специальных приспособлений, которые устанавливаются напротив обрабатываемой заготовки.
Часто шпиндели этих приспособлений имеют независимый привод для поступательного и вращательного движений.
Токарно-револьверные
Эти приспособления представляют собой токарно-револьверные станки, которые предназначаются для производства деталей сложной формы. Эти автоматы в основном рассчитаны на выполнение работ из прутка, но некоторые модели могут выполнять и обработку штучных изделий. Пруток закрепляется во вращательном шпинделе.
Револьверная головка совершает автоматические перемещения, которые связаны с подачей продольной, включая автоматические повороты для замены инструментов. Поперечная подача осуществляется двумя или тремя суппортами. Принцип работы и конструкция такого оборудования изучается в лабораторных условиях.
Станки с ЧПУ
Токарный станок с системой управления ЧПУ
Развитие вычислительной техники привело к созданию станков с программным управлением. В СССР выпускалось большое количество типов станков с ЧПУ — 16К20 («Красный пролетарий», Москва), 16Б16 (Куйбышев), ЛА155 (Ленинград) и др. Станки с ЧПУ заняли нишу между универсальными и агрегатными станками при производстве большой номенклатуры продукции (обеспечивается библиотекой программ обработки) относительно небольшими партиями (десятки и сотни штук). Малое время переналадки и высокая повторяемость обработки на станках с ЧПУ позволили резко увеличить выход годных деталей при многооперационной обработке. Базовыми системами ЧПУ в СССР были НЦ-31 и 2Р22 (токарная группа) и 2С42 и 2Р32 (фрезерная группа).
Сегодня ведущие производители станков с ЧПУ — Китай, Тайвань, США, Испания, Италия, Япония и Германия.
Основные типы токарных станков и их назначение.
⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 12Следующая ⇒
На токарных станках обрабатывают детали, имеющие преимущественно форму тел вращения (валики, оправки, втулки, заготовки для зубчатых колес и др.). При изготовлении таких деталей приходиться обрабатывать цилиндрические, конические, фасонные поверхности, нарезать резьбы, вытачивать канавки, обрабатывать торцовые поверхности, сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия и др. При выполнении этих работа токарю приходиться пользоваться разнообразными режущими инструментами: резцами, сверлами, зенкерами, развертками, метчиками, плашками и др.
Типы токарных станков.
Токарные станки составляют наиболее многочисленную группу металлорежущих станков на машиностроительных заводах и являються весьма разнообразными по размерам и по типам.
Основными размерами токарных станков являются:
наибольший допустимый диаметр обрабатываемой заготовки на д станиной, или высота центров над станиной;
расстояние между центрами, т.е. расстояние, равное наибольшей длине детали, которая может быть установлена на данном станке..
Все токарные станки по высоте центров над станиной могут быть разделены на:
мелкие станки — с высотой центров до 150 мм;
средние станки — с высотой центров 150-300 мм;
крупные станки — с высотой центров более 300 мм.
Расстояние между центрами у мелких станков не более 750 мм, у средних 750, 1000 и 1500 мм, у крупных от 1500 мм и больше. Наиболее распространены на машиностроительных заводах средние токарные станки.
По типам различают:
токарно-винторезные станки, предназначенные для выполнения всех токарных работ, включая нарезание резьбы резцом (эти станки имеют самое широкое распространение);
токарные станки, предназначенные для выполнения разнообразных токарных работа, за исключением нарезания резьбы резцом.
К станкам токарной группы относятся револьверные, карусельные и многорезцовые токарные станки; токарные автоматы и полуавтоматы; сециальные токарные станки, например для обработки коленчатых валов, выгонных осей и др.
При выполнении работ на токарных станках обрабатываемая заготовка получает вращательное движение, а резец — поступательное перемещение, или движение подачи. Сочетание таких движений обеспечивает получение разнообразных поверхностей вращения: цилиндрических, конических, фасонных и др.
Устройство и назначение токарно-винторезного станка.
Универсальный токарно-винторезный станок предназначен для обработки деталей из черных и цветных металлов. Помимо вышеуказанных операций на таких агрегатах можно выполнять нарезание резьбы (модульной, питчевой, метрической и дюймовой), а также точение конусообразных конструкций.
Универсальный токарно-винторезный станок состоит из следующих основных узлов:
· станина;
Станина является одним из базовых узлов, по которому перемещаются суппорт и задняя бабка, также станина выступает в качестве несущей опоры под обе бабки (заднюю и переднюю). Сама станина состоит из двух стальных балок, соединенных поперечными ребрами жесткости. На каждой из балок имеется по две направляющие, на правой обе направляющие призматические, на левой — внутренняя направляющая плоская.
· передняя и задняя бабка;
Назначение передней бабки — фиксация обрабатываемой заготовки и передача на нее вращения от электродвигателя. Вращение заготовке сообщает шпиндель, расположенный внутри корпуса бабки. Снаружи ее корпуса смонтированы рукоятки для управления коробкой скоростей, позволяющие регулировать частоту оборотов шпинделя.
Задняя бабка поддерживает правую сторону детали. При использовании вспомогательного инструмента, в нее устанавливаются сверла, метчики, развертки и т.д. В зависимости от конструктивных особенностей бабки классифицируются на два вида — с обычным и вращающимся центром.
· шпиндель;
Шпиндель – это полый стальной вал, на торце которого расположено коническое отверстие, которое монтируется передний центр станка. Полость шпинделя необходима для возможности установки прутка, посредством которого из посадочного гнезда выбивается центр.
· суппорт;
Суппорт — изменение положения резцедержателя, фиксирующего рабочий инструмент, в поперечной, продольной и наклонной плоскостях.
· коробка подач.
Коробка подач, сообщающает вращение от шпинделя к суппорту.
⇐ Предыдущая4Следующая ⇒
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Типы и разновидности токарного оборудования
Существует разделение станков по следующим критериям:
- Наибольший допустимый размер обрабатываемой заготовки над станиной.
- РМЦ – расстояние между центрами (мелкие – до 150 мм, средние – 150–300 мм, крупные – более 300 мм).
Также есть множество типов токарных станков, обладающих своей спецификой:
Винторезные станки токарной группы
Станки токарной группы очень распространены в силу своей универсальности. Принцип работы прост: зажатому на шпинделе в горизонтальном положении объекту придается вращение, а с помощью подвижного резца происходит резание. Резец может быть как закрепленным, так и отдельным.
Револьверные станки
Как следует из названия, на направляющих станины располагается суппорт с револьверной головкой. В каждый паз револьверной головки может быть установлен резец.
Во время обработки резцы сменяют друг друга, прокручиваясь, что позволяет не тратить время на замену инструмента.
Карусельные станки
Предназначены в основном для обработки крупных объектов весом в несколько тонн. Основным элементом конструкции является планшайба – горизонтальный диск, на который устанавливается заготовка, и который придает ей вращение.
Отсюда и название данной разновидности станка. Как правило, станок карусельного типа имеет два суппорта для установки резцов – вертикальный и боковой. Это позволяет обрабатывать заготовку по внешней и по внутренней поверхности.
Затыловочные станки
Затылование – это специальный метод заточки торцовых поверхностей инструментов для сверления, фрезерования и нарезания резьбы.
Такая операция необходима для восстановления формы рабочих поверхностей инструмента после длительной эксплуатации. По конструкции затыловочный станок похож на винторезный, но имеет ряд особенностей.
Обрабатываемый объект также вращается шпинделем, а суппорт вместе с резцом совершает возвратно-поступательные движения, срезая (затылуя) поверхность объекта на один зуб.
Лоботокарные станки
Похожи на карусельные станки, также имеют планшайбу, но на лоботокарных станках планшайба устанавливается вертикально. Карусельные и лоботокарные станки могут взаимно заменять друг друга.
Как правило, применяются для резания с торца, то есть со «лба». Отсюда и название. Предназначены для обработки объектов, диаметр которых значительно превышает их длину (колеса, шестеренки, шкивы).
Станки с бесступенчатым приводом
Бесступенчатый привод – это механизм, позволяющий плавно менять скорость вращения шпинделя, без резких перепадов и остановки станка.
Такая функция позволяет постепенно подобрать нужную частоту вращения уже в процессе работы, а не прикидывать ее «на глаз».
Трубонарезные агрегаты
Как следует из названия, предназначены для обработки труб. Очень похожи на винторезные станки, но есть одно существенное различие в конструкции шпинделя: для того, чтобы длинные трубы надежно удерживались, через корпус станка насквозь проходит тоннель, в котором труба зажимается шпинделем в двух точках.
Это обеспечивает вращение объекта без люфта. Также существуют дополнительные подставки для труб, если они значительно превышают расстояние между патронами.
Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
Многоцелевой комплекс, объединяющий в себе токарные и фрезерные функции. Имеет фрезерную головку, на которую может быть установлен режущий инструмент.
Головка эта подвижна, может обрабатывать объект как сбоку, по внешней поверхности, так и с торца, по внутренней.
Автомат продольного точения
Предназначен для серийного изготовления и обработки малогабаритных деталей диаметром 1–60 мм, длиной – 5–300 мм.
Автомат устроен следующим образом: в подвижном шпинделе с помощью цанги закрепляется заготовка, резцы же остаются неподвижными или передвигаются по горизонтали; шпиндель вместе с заготовкой подводится поочередно к нужным резцам и обрабатывается.
Многошпиндельные токарные станки
Станки с тремя или более шпинделями, на которых крепятся заготовки для одновременной или поочередной обработки. Используются исключительно на серийных производствах.
