Файл: А. В. Демидов С. Л. Новокщенов.pdf

85 же в универсальных станках для смазывания наиболее нагруженных узлов. Разбрызгиванием смазываются зубчатые колеса и подшипни- ки в шпиндельных коробках и редукторах. В универсальных станках широко применяется ручное смазывание отдельных узлов с перио- дичностью от одного раза в смену до одного раза в полгода.
Для снижения тепловой напряженности процесса резания при- меняют смазывающе-охлаждающие жидкости (СОЖ) – эмульсии и масла с добавками твердых смазывающих веществ (графита, пара- фина, сернистого молибдена и др.). СОЖ может подводиться в зону резания разными способами: поливом под давлением с направлени- ем струи в зону резания или через отверстие в инструменте, распы- лением сжатым воздухом. Состав, качество и способ подачи СОЖ в зону резания существенно влияют на стойкость режущего инстру- мента и точность обработки. Система охлаждения включает в себя насосы, баки-отстойники, фильтры, клапаны, краны и трубопрово- ды. Сточные воды с отработанными СОЖ содержат вещества, вред- ные для окружающей среды, поэтому они должны тщательно очи- щаться.
4.1.6. Приводы главного движения и подачи
Приводом называется совокупность устройств, приводящих в движение исполнительные органы станка. Обычно привод состоит из электродвигателя и механизма, передающего движение от двига- теля к исполнительным органам. Большинство современных высо- копроизводительных станков имеют несколько самостоятельных приводов: привод главного движения, привод подачи, привод вспо- могательных и установочных перемещений. Наиболее распростра- нены электромеханические приводы, также используются гидро- и пневмоприводы. Приводы главного движения обычно скоростные, приводы подачи – тихоходные. Основные технические характери- стики привода:
- диапазон регулирования частоты вращения (соотношение максимальных и минимальных частот вращения);
- точность поддержания частоты вращения (разность между за- данной частотой вращения и выходной частотой);
- чувствительность привода к изменению параметров;
- коэффициент полезного действия.

86
Поскольку станки предназначены для обработки заготовок раз- ных размеров и из различных материалов, привод должен обеспечи- вать возможность изменения скорости движения исполнительных органов станка в определенных интервалах. Это обычно учитывает- ся при проектировании станка. Для шпинделя станка n max
=
1000v max
/πD
min
; n
min
= 1000v min
/πD
max
, где n max и n min
– верхний и нижний преде- лы регулирования частоты вращения шпинделя; v max и v min
– пре- дельные значения скорости резания, зависящие от физико- механических свойств обрабатываемого материала, а также от мате- риала режущей части инструмента. D
max и D
min
– предельные значе- ния диаметра обработки (обрабатываемой поверхности или вра- щающегося режущего инструмента). Обычно D
min
/ D
max
= 0,12

0,25.
Отношение пределов регулирования R = n max
/ n min называется диапазоном регулирования частот вращения и является важной ха- рактеристикой привода, определяющей степень универсальности станка. Для станков токарных, расточных, фрезерных R = 50

150, для сверлильных R = 15

50, для шлифовальных R = 1

3.
В приводах станков применяется ступенчатое или бесступенча- тое регулирование скоростей главного движения и подачи. Приводы со ступенчатым регулированием обычно выполняются в виде коро- бок скоростей подач, позволяющих получать ряд фиксированных значений частот вращения. При бесступенчатом регулировании воз- можно плавное изменение скорости резания или подачи на ходу, т.е. без остановки станка, с получением любых их значений в заданных пределах.
Регулирование скорости движения исполнительного органа станка может осуществляться как двигателем привода, так и элемен- тами передаточного механизма (коробкой скоростей или подач, ва- риатором и т.п.).
Электродвигатели. Наибольшее распространение в приводах станков получили асинхронные электродвигатели переменного
тока с короткозамкнутым ротором. Они просты по конструкции, надежны в эксплуатации и имеют невысокую стоимость. Электро- двигатели могут быть с жесткой или мягкой характеристикой. Если цепь двигателя не содержит каких-либо дополнительных сопротив- лений, его характеристика является жесткой. При этом изменение момента вызывает лишь незначительное изменение частоты враще- ния его вала. В противном случае характеристика является мягкой и

87 изменение момента приводит к существенному изменению частоты вращения вала. В станках обычно применяются двигатели с жесткой характеристикой.
Асинхронные электродвигатели имеют частоту вращения маг- нитного поля статора (синхронную частоту вращения), мин
-1
: n =
60f/p, где f – частота питающего переменного тока, с
-1
; р – число пар полюсов обмотки статора. Из формулы видно, что регулирование двигателя переменного тока можно осуществлять изменением числа пар полюсов статора и изменением частоты тока.
Ступенчатое регулирование изменением числа пар полюсов пу- тем переключения обмоток статора используется в многоскоростных асинхронных двигателях.
Тяжелые станки могут оснащаться электродвигателями посто- янного тока с параллельным возбуждением, отличающимися жест- кой механической характеристикой.
В последнее время для электрического бесступенчатого регу- лирования скорости применяют в основном двигатели постоянного тока с тиристорными (полупроводниковыми) преобразователями.
Двигатели постоянного тока дороже и тяжелее асинхронных, требу- ют специального питания, поэтому их применение в станках должно быть технически и экономически обосновано.
По исполнению электродвигатели бывают на лапах для гори- зонтального расположения и фланцевые для горизонтальной и вер- тикальной установки.
Приводы со ступенчатым регулированием получили наи- большее распространение ввиду их сравнительной конструктивной простоты и надежности в эксплуатации. Ступенчатый ряд частот вращения шпинделя получают в станках при помощи коробок ско- ростей с переключающимися зубчатыми передачами (механическое регулирование), многоскоростных электродвигателей (электриче- ское регулирование) или сочетания тех и других (электромеханиче- ское регулирование). Наиболее часто в станках применяют коробки скоростей с односкоростными асинхронными двигателями. Их ос- новные достоинства: небольшая стоимость, высокий КПД, компакт- ность, сохранение постоянства мощности на всем диапазоне регули- рования; простота обслуживания. По способу переключения ступе- ней коробки скоростей выполняются со сменными зубчатыми коле- сами и с передвижными блоками колес, механическими и электро- магнитными муфтами и комбинированным переключением.

88
Основные достоинства приводов с бесступенчатым регулиро-
ванием скорости: возможность получения на станке скорости реза- ния, обеспечивающей наивысшую производительность обработки или минимальную ее себестоимость; возможность плавного измене- ния ее во время работы без остановки станка; простота автоматиза- ции процесса переключения скоростей. Поэтому бесступенчатое ре- гулирование, несмотря на его сравнительно высокую стоимость, на- ходит в современных станках все более широкое применение. По способу осуществления бесступенчатое регулирование может быть электрическим, механическим и гидравлическим.

89
4.2. Токарные станки
Токарные станки по сравнению с другими группами металло- режущих станков наиболее распространены на машиностроитель- ных заводах. Станки токарной группы предназначены для выполне- ния самых разнообразных операций обработки поверхностей враще- ния: обтачивания наружных и растачивания внутренних цилиндри- ческих, конических и фасонных поверхностей; подрезания торцов и уступов; прорезания круговых канавок; сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания отверстий; нарезания наружных и внутренних резьб.
В состав станков токарной группы входят универсальные то- карные и токарно-винторезные станки, револьверные, лобовые, ка- русельные и затыловочные станки, одношпиндельные и много- шпиндельные автоматы, многорезцовые, копировальные полуавто- маты, а также специализированные станки, применяемые для обра- ботки деталей определенных типов.
Универсальные токарные и токарно-винторезные станки предназначены для обработки валов, втулок, колец, дисков и др., а также поверхностей вращения у деталей некруглой формы. Выпускаются раз- личные модели – от настольных до тяжелых. Наибольший диаметр об- рабатываемых заготовок от 100 до 6000 мм при длине заготовки от 125 до 24000 мм. Применяются чаще в единичном и мелкосерийном произ- водстве.
На рис. 4.16 показан общий вид широко распространенного то- карно-винторезного станка модели 16К20, применяемого в еди- ничном и мелкосерийном производствах. Станина 8 с продольными направляющими опирается на переднюю 15 и заднюю 9 тумбы. Сле- ва на станине смонтирована передняя (шпиндельная) бабка 1, несу- щая шпиндель 2, который осуществляет главное рабочее движение
v,
передаваемое обрабатываемой заготовке кулачковым или повод- ковым патроном. В передней бабке располагаются валы коробки скоростей с зубчатыми колесами и блоками, переключение которых для установления требуемой частоты вращения шпинделя осущест- вляется рукоятками управления 18 и 19. С правой стороны располо- жена задняя бабка 7, на выдвижной пиноли которой устанавливается задний центр, поддерживающий при обработке длинную заготовку, или осевой инструмент (сверло, зенкер, развертка) для обработки центрального отверстия. Заднюю бабку можно перемещать вдоль

90 направляющих станины и закреплять в зависимости от длины обра- батываемой заготовки на требуемом расстоянии от передней бабки.
По направляющим 6 станины между обеими бабками переме- щается суппорт, сообщающий закрепленным в четырехпозиционном поворотном резцедержателе 3 резцам движения подачи. Суппорт имеет нижнюю каретку 5 с продольным движением подачи s прод
, средние поперечные салазки 13 с поперечным движением подачи s
доп и верхние резцовые (поворотные) салазки 4 с движением подачи s
н в горизонтальной плоскости под любым углом. Продольная и по- перечная подачи каретки и поперечных салазок осуществляются от механизмов, расположенных в прикрепленном к каретке суппорта фартуке 12 и получающих движение от коробки подач 14 через хо- довой вал 11 при точении или ходовой винт 10при нарезании резь- бы.
Рис. 4.16. Токарно-винторезный станок модели 16К20
Токарно-револьверные станки применяют в мелко- и средне- серийном производстве для изготовления деталей сложной формы, требующих при обработке последовательного применения разнооб- разного режущего инструмента. На этих станках можно выполнять все основные токарные работы. Применение револьверных станков считают рациональным при размере партии обрабатываемых загото- вок не менее 10-20 штук.

91
Конструктивно револьверные станки отличаются от универ- сальных отсутствием задней бабки, гитары сменных шестерен и хо- дового винта и наличием револьверной головки с отверстиями, в которых устанавливают различный режущий инструмент. В процес- се выполнения операции револьверную головку периодически пово- рачивают вокруг ее оси. При этом инструменты, последовательно занимающие рабочую позицию, обрабатывают заготовку за не- сколько переходов.
Револьверные станки более производительны. Сокращение оперативного времени, складывающегося из основного и вспомога- тельного, достигается за счет уменьшения обоих слагаемых. Основ- ное время сокращается за счет применения многоинструментных державок и одновременной обработки заготовки инструментом, ус- тановленном на револьверной головке и поперечном суппорте.
Вспомогательное время сокращается за счет предварительной на- ладки станка на обработку заготовки многими инструментами и бы- строй смены инструмента поворотом головки.
В зависимости от вида заготовок различают прутковые и па- тронные револьверные станки. Обычно станки малого размера – прутковые, среднего – прутковые и патронные, крупные – патрон- ные. Прутки разного сечения и трубы обычно закрепляют в цанго- вых патронах. Выпускаются револьверные станки для обработки прутков диаметром 10-100 мм и для обработки штучных заготовок
(отливки, штамповки) диаметром 25-630 мм.
По конструкции револьверной головки различают станки с вер- тикальной и горизонтальной осью вращения головки.
На рис. 4.17,а показан револьверный станок модели 1П371 с вертикальной осью вращения револьверной головки в патронном исполнении. На станине 1 смонтированы шпиндельная бабка с ко- робкой скоростей и шпинделем и коробка подач 2. От электродвига- теля через ременную передачу и коробку скоростей главное враща- тельное движение v
сообщается шпинделю и закрепленной в трехку- лачковом самоцентрирующем патроне 4 заготовке. Движение пода- чи сообщается инструментам, закрепленным в шести гнездах ре- вольверной головки 7 и резцедержателе 5 поперечного суппорта с фартуком 6. Револьверная головка вместе с продольным (револьвер- ным) суппортом 8 совершает движение продольной подачи s
r
, а са- лазки поперечного суппорта - движение поперечной подачи s поп и продольной подачи s прод
. После выполнения перехода револьверный

92 суппорт отводится в крайнее правое положение, и головка повора- чивается на 1/6 оборота, вводя в рабочую позицию новый инстру- мент или комплект инструментов. Упоры, выключающие движение продольной подачи револьверного суппорта, установлены на бара- бане 9.
Рис. 4.17. Токарно-револьверные станки
На рис. 4.17, б приведен общий вид револьверного станка мо- дели 1Г340 с горизонтальной осью вращения револьверной головки.
На станине 1 закреплены шпиндельная бабка 4 с коробкой скоростей и коробка подач 2 с рукоятками 3 переключения подвижных блоков.
По продольным направляющим станины может перемещаться про-

93 дольный суппорт 9 с револьверной головкой 5, имеющей 16 гнезд для установки инструмента. Ручное перемещение суппорта осуще- ствляется штурвалом 10, механическое перемещение s пр
- от коробки подач. Поперечная (круговая) подача s кр на станках с горизонталь- ной осью вращения револьверной головки, параллельной оси шпин- деля, осуществляется медленным вращением головки маховичком 6, поэтому поперечного суппорта на таких станках нет. Смену инстру- мента производят быстрым поворотом головки. В электрошкафу 7 размещено электрооборудование станка.
Особенностью станка является наличие командоаппарата, кото- рый вместе с барабаном упоров 8 сидит на одной оси с револьверной головкой и поворачивается вместе с ней. Шесть кулачков командо- аппарата при движении или повороте револьверной головки дейст- вуют на конечные выключатели, управляющие электромагнитными муфтами коробок скоростей и подач станка. Командоаппарат слу- жит для предварительного набора и автоматического управления частотами вращения шпинделя, подачами револьверной головки и периодическим поворотом ее в нужную позицию по заданной про- грамме. Станок оснащен гидравлическим механизмом подачи и за- жима прутка, копировальной линейкой для обтачивания конических поверхностей и устройством для нарезания резьбы резцом или гре- бенкой.
Токарно-лобовые и токарно-карусельные станки применяют для обработки заготовок большого диаметра и сравнительной малой длины (шкивов, маховиков, колец, крупных зубчатых колес и т. п.).
На лобовых станках обрабатывают заготовки массой до 5 т, а на ка- русельных - без ограничения массы и диаметром до 10 м.
Лобовые токарные станки применяют в единичном и мелкосе- рийном производствах. От универсальных токарных станков лобо- вые станки отличаются более низкой и короткой станиной, наличи- ем планшайбы большого диаметра (до 4м) и отсутствием задней бабки. Недостатки: установка, выверка и закрепление тяжелой заго- товки на вертикальной лобовой плоскости планшайбы представляет значительные трудности, возникают вибрации. Поэтому обработка производится на малых частотах вращения шпинделя при низкой производительности и невысокой точности. По этим причинам чаще применяются карусельные станки, лишенные перечисленных недос- татков.