Лобовой токарный станок по металлу

Обновлено: 05.10.2024

Для обработки коротких заготовок большого диаметра и небольшой длины типа шкивов, больших зубчатых колес, маховиков в условиях индивидуального производства, а также в ремонтных мастерских применяют токарные лобовые станки.

По внешнему виду они отличаются от токарных станков сравнительно малой длиной и большим (до четырех м) диаметром планшайбы, а также отсутствием задней бабки.

На рис.20 показаны лобовые станки с суппортом, установленным на одной станине со шпиндельной бабкой и с обособленным суппортом.

Станки состоят из следующих основных узлов: передней бабки с коробкой скоростей и главным электродвигателем, планшайбы, суппорта. Станок с общей станиной имеет коробку подач, передающую движение на ходовой вал.

Станки с обособленным суппортом предназначены для обработки особо крупных деталей, превышающих диаметр планшайбы.

Для этого в фундаменте под планшайбой делают выемку. Привод подачи суппорта такого станка осуществляется или от отдельного электродвигателя, или через храповые устройства.

Рис.20. Лобовые токарные станки:

1 – передняя бабка; 2 – электродвигатель привода главного движения; 3 – планшайба;

4 – суппорт; 5 – коробка подач; 6 – ходовой вал

В настоящее время ввиду невысокой точности, сложности установки заготовки, а также низкой производительности лобовые станки применяют редко; их вытеснили более совершенные токарные карусельные станки.

3.3.5. Токарные карусельные станки

Карусельные станки применяют для обработки тяжелых деталей большого диаметра и сравнительно небольшой длины; на них можно производить почти все виды токарных работ. Горизонтальное расположение плоскости круглого стола (планшайбы), на котором крепится заготовка, значительно облегчает ее установку и выверку, что весьма затруднено при обработке больших тяжелых заготовок на токарных и токарно-лобовых станках.

Карусельные станки выпускаются одностоечными с планшайбой диаметром до 1,6 м и двухстоечными с более крупными планшайбами для обработки деталей диаметром до 16 м и более; имеются токарно-карусельные станки, на которых можно обрабатывать детали диаметром до 24 м.

Токарные карусельные станки относятся к пятому типу станков токарной группы (например, 1Б502, 1508, 1512). Характерным внешним признаком таких станков является вращающийся относительно вертикальной оси стол (планшайба, карусель) с заготовкой. Их применяют в условиях единичного и серийного производств при обработке крупногабаритных литых или сварных заготовок. Иногда, при очень больших массах и размерах заготовок, когда нецелесообразно или невозможно вести обработку с использованием станков других групп, расширяют технологические возможности карусельных за счет установки на них специальных устройств – головки для шлифования, фрезерования, долбления, сверления и т.д.

Основные узлы станка изображены на рис.21. Несущая система двухстоечного токарно-карусельного станка состоит из основания 1 стола, двух стоек 12 и поперечины 7, образующих портал. На основании имеются кольцевые направляющие для вращения стола 2 с необходимой скоростью резания на заданном диаметре заготовки 3. По направляющим стоек перемещается траверса 6 для установки на необходимой высоте двух суппортов: револьверного с револьверной головкой 9 и вертикального 4 с резцедержателем. Револьверный суппорт позволяет устанавливать режущие инструменты на каждой из пяти граней револьверной головки. Головка может поворачиваться на 1/5 окружности относительно горизонтальной оси, суппорт – перемещаться горизонтально по траверсе с помощью винта 8 и вертикально или наклонно по собственным направляющим. Вертикальный суппорт также передвигается горизонтально по траверсе и вертикально или наклонно по собственным направляющим. Кроме упомянутых, имеется еще и боковой суппорт 11, перемещающийся по стойке горизонтально со скоростью подачи S_в и S_г. Станок приводится в действие от электродвигателя. Изменение частоты вращения карусели осуществляется ступенчато от коробки скоростей. Подачи всех суппортов осуществляются от коробки подач. Наличие трех (а иногда и более) суппортов позволяет вести параллельную обработку торцовых и наружных поверхностей и отверстия заготовки. Управление станком сосредоточено на двух подвесных пультах – левом 5 и правом 10, дублирующих основные команды.

Рис.21. Токарно-карусельный станок

На карусельных станках с планшайбой малого диаметра закрепление заготовок может осуществляться самоцентрирующими устройствами. С увеличением размеров заготовок для их выверки и закрепления на планшайбе применяют отдельные кулачки, планки, домкраты, подставки, кубики и т.п. Транспортировка заготовок на планшайбу и с нее осуществляется в последнем случае кранами или специальными подъемниками с электромеханическим или гидромеханическим приводами.

Заготовку на столе выверяют, т.е. придают ей правильное положение относительно оси вращения и поверхности стола. Выверку производят с помощью индикатора, устанавливаемого неподвижно относительно медленно поворачиваемой заготовки, используя имеющиеся на ней такие конструктивные элементы, как центральное отверстие, наружный диаметр, диаметр выемки и т.п. В ряде случаев выверку ведут по разметке, т.е. специальным рискам и точкам на заготовке, определяющим границы или положение обрабатываемой поверхности.

Закрепление заготовок должно быть быстрым и надежным, что достигается механизированным гидро-, пневмо- или электромеханическим устройством. Выверенной и закрепленной заготовке сообщается вращательное движение вместе со столом. Это движение является движением резания с заданной скоростью резания. Движение подачи совершают режущие инструменты, установленные в резцедержателях и в револьверной головке суппортов.

Сочетание движений подачи с вращением заготовки позволяет обрабатывать наружные и внутренние торцовые, цилиндрические и конические поверхности. Пример обработки одной стороны шкива приведен на рис.22. В револьверной головке инструментами заняты четыре позиции из пяти: I – сверло, II – два резца в спецдержавке, III – подрезной резец и IV – расточная оправка с резцом. За одну установку выполняется шесть переходов, причем на втором и четвертом переходах осуществляется параллельная обработка инструментами с двух суппортов. Кроме этого, на втором переходе с револьверной головки ведется параллельное обтачивание двух торцовых поверхностей: ступицы и диска шкива. Кроме показанных на рисунке элементарных поверхностей обрабатываются поверхности сложного профиля, для чего применяют специальные копировальные устройства.

Лоботокарные станки

Существенную часть станочного парка составляют устройства токарной группы. Они включают несколько типов станков, один из которых — лоботокарные модели. Далее приведено описание механизмов, рассмотрены их отличительные особенности, конструкция, назначение и т. д.

Общие особенности

Принцип функционирования токарных станков заключается во вращении шпинделя с заготовкой. Подачи в продольном и поперечном направлениях производятся движением суппорта с закрепленными в нем резцами, либо задней бабки, когда производится обработка концевым инструментом.

Данные приспособления служат для обтачивания различных поверхностей, создания канавок и отверстий различной формы, отрезки, накатывания рифленых поверхностей, сверления, зенкерования и растачивания, развертывания, нарезания резьбы разными способами у валов, втулок, дисков.

Токарные станки классифицируют на полу- и автоматические, на вертикальные и горизонтальные по расположению несущего устройства для фиксации заготовки и шпинделя. Вертикальные модели, к которым принадлежат и лобовые токарные станки, используют для тяжелых коротких предметов большого диаметра.

Отличия

От прочих моделей токарно-лобовой станок отличают следующие особенности:

отсутствие задней бабки;
высокое расположение центров;
короткая и невысокая станина;
ось вращения в горизонтальной плоскости;
размещение на шпинделе предметов большого диаметра;
невозможность размещения их в центрах;
планшайба большого диаметра (до 4 м);
небольшая скорость вращения шпинделя;
возможность проведения шлифовки;
суппорт и шпиндель приводятся раздельно.

Для примера далее рассмотрен лоботокарный станок модели 1А693. Мощность привода равна 30 кВт, частота вращения — 0,8 — 6,3 мин -1 , масса — 58 т. Станок может обрабатывать предметы диаметром 3,2 м (столько составляет расстояние между центрами) массой до 16 т.

Конструкция

Лобовой металлообрабатывающий станок монтируют на основе из бетона, где размещают станину и тумбу, в которой находится привод, бабка, оснащенная шпинделем, и коробка передач. Суппорт с приспособлениями для фиксации резцов и фартук, оснащенный кареткой, размещены на станине. Переход к шлифовальным работам от токарных осуществляют путем замены резцедержателя шлифовальной головкой.

Электродвигатель расположен отдельно. Его тоже монтируют на основании. Данный способ компоновки позволяет сократить вибрации, благодаря чему упрощается тонкая шлифовка торцов обрабатываемой детали.

Рассчитанные на работы с предметами, которые больше диаметра планшайбы, станки оснащены обособленным суппортом. Его привод осуществляется посредством храповых устройств либо от отдельного электродвигателя. К тому же у таких моделей есть выемка в основе под планшетом.

Устройство лоботокарных станков на примере 1А693

Предназначение

Рассматриваемые механизмы предназначены для работ с короткими чугунными и стальными деталями большого либо неравномерного диаметра. Они подходят также для вытачивания цилиндрических тяжеловесных заготовок.

Токарный станок по металлу обычно используется для обработки кромки или торцевой части, нарезки резьбы, шлифовки торцов, расточки отверстий, подрезки торцов, проточки каналов и др. Таким образом, данные устройства служат для токарной обработки валов, труб, дисков, производства колец, фланцев, дисков, зубчатых колес, шкивов.

Лоботокарные станки, благодаря значительному количеству пространства и вращению шпинделя в горизонтальной плоскости, подходят для многотонных деталей малой длины.

Обычно они встречаются в единичном выпуске и ремонте. Однако, ввиду трудоемкости монтажа заготовки, а также малых производительности и точности, устройства такого типа были замещены карусельными моделями более совершенной конструкции.

Дополнительное оборудование

Существуют некоторые приспособления для рассматриваемых устройств, которые используют, чтобы повысить их эксплуатационные параметры. Так, лоботокарный станок может быть оснащен задними бабками. Это существенно расширяет его технологические возможности. Также для увеличения количества операций и ускорения их смены суппорт снабжают восьмипозиционной головкой. Транспортер для снятия стружки используют для облегчения применения в мелкосерийном выпуске рассматриваемых механизмов.

Лоботокарный станок с ЧПУ

Устройство программного управления значительно улучшает технические характеристики. Так, оно повышает скорость токарных работ. К тому же лоботокарные станки с ЧПУ позволяют задавать траекторию автоматического перемещения резца. Также лобовой станок с ЧПУ имеет возможность поддерживать на постоянном уровне интенсивность обработки, варьируя скорость вращения шпинделя.

Токарные станки по металлу

Всё оборудование на предприятиях проходит обязательную классификацию по мощности двигателя, времени его допустимой работы и прочим техническим характеристикам. Классификация токарных станков по металлу проводится ещё по нескольким критериям:

классу точности;
весу;
степени автоматизации;
гибкости производственной системы;
специальному назначению в обработке металла;
универсальности или узкой направленности агрегата в выполнении операций по металлу.

Для обработки металла используется целый ряд токарных станков. По классификации ЭНИМС все виды токарных станков по металлу относятся к 1 группе. Оборудование делится на группы, всего их 9. Группы объединяют оборудование, предназначенное для обработки металла, по конструкции и назначению.

От задач, которые выполняются на конкретном станке и тяжести деталей, зависит, в каком режиме он работает, что влияет на количество автоматических функций станка и его комплектацию. От этого зависит и разбивка оборудования на группы.

Нет такой задачи по обработке металла, которую невозможно выполнить на токарном станке в ручном или автоматическом режиме. Но есть ещё и группы вспомогательных станков с ограниченными возможностями, предназначенными для выполнения узкого спектра задач, а есть почти универсальные, такие как винторезные. Их возможности ограничиваются весом и размером обрабатываемых деталей.

К 1 группе относятся токарные станки по металлу:

одношпиндельные автоматические и полуавтоматические.
многошпиндельные автоматические и полуавтоматические.
револьверные многошпиндельные автоматические токарные установки.
сверлильно-отрезные;
карусельные;
винторезные;
многорезцовые;
специализированные;
разные.

Подгрупп в 1 группе токарного оборудования тоже получилось 9, как и групп классификации станков по металлу. Виды токарных работ самые разнообразные, но обойтись при работе по металлу без остальных станков практически невозможно. К ним относятся:

сверлильные и расточные, относящиеся ко 2 группе.
шлифовальные, полировальные, доводочные – 3 гр.
комбинированные – 4 гр.
для обработки резьбы и зубчатых поверхностей – 5 гр.
фрезерные – 6 гр.
строгальные, долбёжные, протяжные – 7 гр.
разрезные – 8 гр.
самая широкая группа № 9 – разные. в этой группе собрано оборудование для обработки труб и муфт, обдирочные агрегаты, испытательные, делительные, балансировочные.

Расшифровка обозначений по классификации ЭНИМС токарных станков по металлу

Токарные станки получили место в верхней строчке таблицы потому, что остальные станки по металлу производят для них заготовки или выполняют последующие работы, после токарных операций.

Как работает токарный станок

Принцип работы токарного станка заключается в следующем:

вращение заготовки на станке осуществляет шпиндель или планшайба, которые получают вращение через коробку скоростей, ременную передачу от электродвигателя;
амплитуду подач определяет скорость суппорта с закреплёнными резцами в резцедержателе;
независимо от типа автоматизации станка – автоматического или полуавтоматического, он может быть с горизонтальной или вертикальной компоновки. Такую классификацию токарные станки получили от положения шпинделя, от которого зависит положение заготовки при обработке.
на вертикальных станках ведутся работы по металлу на тяжёлых широких, но не длинных деталях.
длинные детали с небольшим и средним диаметром обрабатываются в горизонтальном положении.

Чем больше на станке возможностей для установки дополнительного оборудования, тем шире его технологические возможности.

Схемы популярных станков

Как видно по схеме, токарно-винторезные станки стоят на 6 позиции 1 группы. Но встречаются они более часто, чем остальные ввиду их постоянной необходимости на предприятиях и в экспериментальных цехах, специализирующихся на обработке металлических деталей.

Токарно-винторезный 16К20 применяется для выполнения основных токарных работ различной сложности. Базовая модель производится в 4 вариантах. Разница станков в расстоянии между центрами. В различных модификациях этот промежуток может быть 71, 100, 140 и 200 см. Подобное варьирование рабочей длины повлекло за собой и другие конструктивные изменения для упрощения в обработке однотипных по весу, длине или диаметру деталей. На базе 16К20 разрабатывались и другие модели. Их буквенное обозначение указывает на модернизацию базовой модели:

16К20Г — с выемкой в станине.
16К25 – облегчённая модель, предназначенная для изготовления деталей из заготовок диаметром до 50 см. Расположение заготовки над станиной — горизонтальное.
16К20П – имеет повышенный класс точности, благодаря специальным подшипникам.
16К20Ф3 — с числовым программным управлением.

На этой основе создаются и другие токарно-винторезные модели для обработки металла. Схема станков общая, но при необходимости она дополняется необходимыми заказчику функциями. На станках, выполненных на основе 16К20 можно обрабатывать металлы разной степени податливости к обработке, в том числе и из закалённого металла. Мощность привода регулируется, при работе с твердыми сплавами возрастают энергетические затраты оборудования.

Больше всего операций по обработке металла выполняется на токарно-винторезных станках, у которых схема компоновки имеет довольно сложную конструкцию.

Основные узлы токарного станка:

станина;
фартук;
шпиндельная (передняя) бабка;
суппорт;
задняя бабка.

Основные узлы токарно-винторезного станка

На первый взгляд основных деталей немного, но для управления ими, в конструкции токарного оборудования имеется:

фрикционная муфта отвечает за вращение шпинделя;
вариаторы предназначаются для изменения частоты вращения шпинделя;
автоматические выключатели;
рукояти, маховики, зажимы для ручного перемещения, закрепления и включения механизмов.

Типы токарных станков отличаются друг от друга по назначению, технических характеристик, компоновке и др.

Обозначение точности

Точность станков по ЭНИМС указывается в названии в конце аббревиатуры кириллическими буквами:

Н – указатель нормальной точности;
П – говорит о повышенной точности станка;
В – обозначает высокую точность;
А – обозначение особо высокой точности;
С – станок с сверх точности.

Классификация по весу:

Лёгкими считаются токарные станки с весом до 1 тонны — ( < 1 т);
К средним относятся агрегаты от 1 до 10 тонн, в этой категории находятся винторезные — (1-10 т);
Тяжёлые – это те станки, масса которых превышает 10 тонн — (>10 т);
С весом свыше 100 тонн – это станки уникальные — (>100 т).

В скобках дано обозначение, которое встречается в маркировке станка.

Описание некоторых групп токарных станков

Лобовые станки

Токарные лобовые станки созданы для изготовления деталей до 4 метров в диаметре. Назначение станков, имеющих такие технические характеристики, для вытачивания на них цилиндрических и конических деталей. Но так же на широких заготовках, размещаемых на планшайбе, могут проводиться и другие работы по металлу, такие как нарезание бороздок, выборка фасок и многое другое. На лобовых станках производятся тяжёлые и разнообразные работы, что накладывает отпечаток на его технические характеристики. Токарно-винторезные станки по сравнению с лобовыми имеют более сложную конструкцию.

Рабочая часть лобового станка состоит из:

плиты;
суппорта и его основания;
передней и задней бабок;
планшайбы.

Токарно-карусельные станки

Схема карусельных станков немного сложнее. Он имеет:

станину;
планшайбу;
пульт управления;
револьверную головку с несколькими позициями (например, 5);

вертикальным револьверным суппортом;
двумя коробками передач;
траверсами;
боковым суппортом;
1 или 2 стойками (в зависимости от конструкции и назначения):
маховичком и боковым маховичком;
держателем резцов на 4 предмета.

На токарно-карусельных станках обрабатываются детали диаметром от 2 метров. Каждая из моделей токарно-карусельных станков может обрабатывать заготовки различного диаметра. Увеличение диаметра заготовки в 1,26 раза требует увеличения рабочей площади станка. Массово производились 6 видов карусельных станков, со схожими технические характеристики, которые могли обрабатывать заготовки следующих размеров:

2-метровые;
2 м 52 см;
3 м 18 см;
4 м;
5 м 4 см;
6 м 35 см.

При необходимости производства деталей превышающих показатель 6,35 метра, на заказ изготавливаются специализированные станки с уникальными техническими характеристиками. Высчитать необходимый размер рабочей площади следующей в ряду модели не сложно, достаточно предыдущее значение умножить на 1,26.

Револьверные токарные станки

На токарно-револьверном оборудовании изготавливаются детали из заготовок прутков. На станках имеется возможность изготавливать детали сложной формы по индивидуальному чертежу. Классификация револьверных станков осуществляется в зависимости от способа крепления заготовок на шпинделе:

Почти все операции, что выполняют токарно-винторезные станки, можно производить и на револьверном, с той только разницей, что в револьверной головке поперечных суппортов можно закрепить сразу несколько инструментов, в необходимой для работы последовательности. Токарно-винторезные станки такой возможности не имеют, все последующие виды обработки проводятся на них после смены резца по окончанию предыдущей операции. Делать работу инструментами можно поочерёдно, а некоторые операции могут проводиться параллельно друг другу.

Револьверные головки некоторых станков этого типа устроены так, что одно гнездо может удержать сразу несколько резцов. Ход каждого инструмента ограничивается упором. Кроме ограничения хода, они выполняют функцию выключателя передач суппорта. Отработав, запрограммированный цикл, головка проворачивается и в рабочем положении устанавливает необходимый на следующем этапе инструмент.

Видео обработки детали

На примере схемы 1Г340П видно, что по своей компоновке револьверные станки такие же, как токарно-винторезные. Схоже и назначение станков этих видов.

Револьверные станки могут оснащаться головками, вращающимися в горизонтальной или вертикальной плоскости. Автоматические и полуавтоматические станки имеют похожие настройки револьверной головки перед работой. В этой категории токарного оборудования имеется еще классификация по количеству шпинделей в конструкции станка.

Токарный станок с ЧПУ по металлу

Основные требования, предъявляемые к современному металлорежущему оборудованию — это скорость запуска в производство, точность изготовления и быстрая переналадка на выпуск другого изделия. Всеми этими качествами обладает токарный станок с ЧПУ. Его главные достоинства — точность, высокая производительность, возможность многооперационной механообработки за одну установку и скорость переналадки. А применение системы ЧПУ (англ. CNC) с цифровым управлением электроприводами позволяет выполнять все действия по изготовлению изделия без участия станочника-оператора. По существующей классификации он относится к металлорежущим установкам, но по факту станок по обработке металла — универсальный и может обрабатывать множество других материалов.

Токарный станок с ЧПУ

Назначение

Технологические особенности токарного оборудования позволяют выполнять на нем лишь некоторые виды механообработки. Поэтому его применяют при изготовлении изделий с цилиндрическими, сферическими и коническими поверхностями, используя при этом обработку точением, а также операции с применением сверл, метчиков, зенкеров и разверток. Точение является основным видом токарных работ и имеет следующие разновидности:

наружное обтачивание;
внутренняя расточка;
подрезка торцов;
прорезка канавок;
отрезка.

Многофункциональные токарные центры имеют дополнительный фрезерный шпиндель, который позволяет выполнять все виды фрезерных работ. Универсальный токарный станок с ЧПУ по металлу также может оснащаться съемной фрезерной головкой. Чаще всего такие дополнительные механизмы используют на устройствах небольшого размера, примером которых является настольный токарный станок с ЧПУ.

Основные группы изделий, изготавливаемые токаркой — это валы, втулки, плоские тела вращения, части корпусов, фланцы редукторов и эксцентрики. Для крупносерийного изготовления простых деталей применяют прутковые автоматы или специализированные установки. А основное назначение токарных станков с программным управлением — единичное и мелкосерийное производства изделий повышенной сложности.

Конструктивные особенности

Независимо от технических характеристик в состав токарных установок входит примерно один и тот же набор узлов и агрегатов:

Станина. Это сварная или литая конструкция для размещения всех остальных механизмов. Она устанавливается на виброопоры или крепится анкерными болтами к бетонному полу цеха. На станине монтируется передняя бабка и горизонтальные направляющие.
Передняя бабка. Внутри нее находится главный привод, коробка скоростей и шпиндель. Для зажима заготовки используется кулачковый патрон или планшайба, которые крепят на конец шпинделя.
Задняя бабка. Расположена на продольных направляющих напротив передней бабки. Предназначена для фиксации второго конца заготовок или закрепления инструмента для работы с цилиндрическими и коническими отверстиями.
Суппорт. Служит для позиционирования резца или поворотной инструментальной головки. В его состав входят каретка, поперечные салазки, верхние салазки, резцедержатель и механизм, обеспечивающий перемещение этих устройств.

Конструкция токарного станка с ЧПУ

Эти агрегаты дополняют устройства регулировки вращения главного привода и скорости перемещения режущего инструмента. При ручном механическом управлении — это коробка скоростей и коробка подач, а также гитара — сменный набор шестерен для изменения скорости подачи или шага резьбы. В современных установках вместо механических приводов применяют раздельные электроприводы (главный, отдельных осей, дополнительных устройств) с цифровым управлением.

Токарное оборудование комплектуется различными вспомогательными устройствами. Самые распространенные из них — это системы подачи СОЖ и транспортеры стружкоудаления.

Система СОЖ орошает рабочую зону смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), которая охлаждает обрабатываемый металл и инструмент, а также улучшает условия резания. Транспортеры стружкоудаления отводят металлическую стружку из рабочей зоны и доставляют ее в накопительные контейнеры.

Главное отличие механообработки с использованием ЧПУ от выполнения технологических операций в ручном режиме — это не только программное управление перемещениями и режимами резания, но и полная автоматизация всех вспомогательных операций. Конструкция токарного станка с ЧПУ позволяет управлять не только позиционированием и работой инструмента, но и такими вспомогательными действиями, как:

зажим заготовки;
позиционирование револьверной головки;
включение и выключение системы охлаждения;
управление транспортером стружкоудаления;
блокировка и разблокировка защитного ограждения.

При разработке CNC-программ применяют программное обеспечение, которое позволяет генерировать последовательность команд для вычисления траектории резца на основании чертежа в электронном формате DXF. Технологу-программисту остается только задать параметры режущей кромки и режимы резания. Большинство современных систем ЧПУ отображают такие чертежи на своем экране, что очень удобно для корректировки программы при ее отладке или пробном изготовлении детали.

Принцип работы

Технология токарной обработки включает в себя основные и вспомогательные операции. Первые — это сама металлообработка, а вторые — все, что связано с подготовкой и завершением цикла обработки заготовки. В общем виде их последовательность при точении одной поверхности детали выглядит так:

Базирование заготовки. Выполняется ее загрузка, центровка, необходимые измерения и фиксация зажимными приспособлениями.
Размещение оснастки. При необходимости устанавливается оснастка и приспособления, используемые в процессе работы.
Выбор и фиксация резца. Согласно технологической карте отбирается соответствующий резец и устанавливается в резцедержатель или поворотную инструментальную головку.
Запуск вращения шпинделя. Задается скорость вращения и включается главный привод.
Позиционирование в исходную точку. Резец выводится в точку начала резания и устанавливается на заданном расстоянии от поверхности
Включение подачи. Включается поперечное перемещения резца, которое по достижении заданной глубины точения переключается на продольное.
Рабочий проход. Выполняется проход на заданной глубине со снятием металлической стружки.
Отвод резца. По достижении конца обрабатываемой поверхности продольное перемещение переключается на поперечное, и резец отводится от поверхности.
Новое позиционирование. Резец отводится в исходное положение (или позиционируется для нового прохода).
Измерение. Замеряется геометрия обработанной поверхности.
Снятие детали. Расфиксация детали и снятие ее вручную или с использованием грузоподъемных механизмов.

На основании параметров технологического процесса технолог рассчитывает нормы вспомогательного и основного времени. С учетом этих данных определяются экономические показатели изготовления изделия. Автоматизированная механообработка намного сокращает трудозатраты на единицу продукции и увеличивает коэффициент загрузки оборудования.

Токарные работы на станке с ЧПУ

При токарной обработке с ЧПУ станок выполняет почти все действия по заданной программе, а участие станочника-оператора требуется только при установке и снятии детали и проверке инструмента, а также замере готового изделия (иногда это делается автоматически). Значительное сокращение вспомогательного времени во много раз повышает экономическую эффективность механообработки. Поэтому все современное токарное оборудование с ЧПУ имеет в своем составе:

быстрозажимную оснастку для закрепления заготовки;
револьверные головки с программным позиционированием;
цифровые электроприводы главного привода и всех осей перемещения;
программно-управляемые вспомогательные устройства.

Некоторые виды оборудования с автоматизированным управлением могут иметь в своем составе приводной инструмент, противошпиндели, фрезерные и шлифовальные шпиндели, а также устройства для автоматического замера деталей.

Такое оборудование тоже называется «токарным», поскольку в его основе лежит традиционная компоновка. Но на самом деле это уже обрабатывающие центры широкого профиля.

Виды токарных станков с ЧПУ

Токарное оборудование с ЧПУ классифицируются по тем же показателям, что и станки с ручным управлением:

ориентация направляющих;
класс точности (пять типов);
масса (четыре типа);
степень специализации (универсальные, специализированные и специальные).

Кроме того, существует технологическая классификация токарных станков с ЧПУ, основанная на компоновке узлов и агрегатов. В этом случае выделяют пять основных групп:

Горизонтальные токарно-револьверные. Самая распространенная группа оборудования с программным управлением. Выпускаются во множестве типоразмеров и модификаций.
Токарно-лобовые станки с ЧПУ. Не имеют задней бабки, а размер планшайбы может достигать нескольких метров. Применяются при работе с крупноразмерными изделиями типа обечаек.
Токарно-карусельные. Планшайба расположена горизонтально, а ее размер может достигать 10-12 метров. Установки с планшайбой более двух метров, как правило, имеют два вертикальных суппорта.
Многошпиндельные. При работе с заготовками используется шпиндельный блок, состоящий из нескольких (обычно 4-6) одновременно вращающихся шпинделей, и такое же количество неподвижных суппортов с разными резцами. Поворотом блока каждая заготовка подводится к очередному суппорту и таким образом за один оборот на ней выполняется четыре-шесть различных видов резания. . Многофункциональное оборудование, способное выполнять за одну установку детали весь спектр операций по механообработке.

Горизонтальный токарно-револьверный станок с ЧПУ Токарно-лобовой станок Токарно-карусельный станок

Отдельная группа в составе токарного оборудования — это малогабаритные станки, которые используются в профессионально-технических учебных заведениях, небольших мастерских, лабораториях и домашними умельцами.

Мини токарный станок ЧПУ по металлу может выполнять все те же операции, что и промышленные установки, но только с меньшими по размеру деталями. Обычно они оснащены системой CNC со стандартным языком программирования G-code, которая управляет перемещением суппорта, а также оборотами главного и вспомогательного привода. Настольный токарный станок с ЧПУ может оснащаться сменной фрезерно-сверлильной головкой, что значительно расширяет область его применения.

Программирование токарного оборудования

Система ЧПУ токарного станка управляет обработкой детали в соответствии с программой, составленной технологом-программистом. Эти программы пишутся на языке G-code (стандарт RS274), разработанном специально для установок, управляемых с помощью числового программного управления.

Программа на G-code состоит из последовательных нумерованных блоков, называемых кадрами. Каждый такой блок содержит набор команд, на основании которых совершается элементарное технологическое действие, например, позиционирование резца в исходную точку или его движение с определенной подачей и оборотами вглубь металла. Перемещение режущей кромки по заданной программе производится в инкрементной системе координат. Это означает, что координаты каждой последующей точки указываются в виде приращения к координатам предыдущей позиции инструмента. И только выход на исходное положение задается в начале программы в абсолютных координатах.

Программирование станков с ЧПУ

Язык G-code включает в себя две группы: G-команды и M-команды.

Первая группа — это подготовительные команды, которые задают:

систему координат и рабочую плоскость;
точку начала координат;
тип движения (ускоренное, рабочее);
вид траектории движения (линейное, круговое);
координаты позиционирования;
значение подачи и оборотов шпинделя;
переход к сверлению и нарезанию резьбы;
значение коррекции инструмента (по радиусу и по длине).

Группа M-команд — это вспомогательные команды. Они управляют электромеханическими и гидравлическими устройствами, а также выполнят служебные функции внутри программы. Чаще всего применяют следующие M-команды:

включение шпинделя и задание ему направления вращения;
остановка вращения шпинделя;
автоматическая смена инструмента (поворот инструментальной головки);
ручная смена инструмента;
включение и выключение подачи СОЖ.

Принцип числового программного управления токарным станком

В отличие от фрезерных, в токарных станках вращается не инструмент, а заготовка. Поэтому программирование для их систем CNC имеет некоторые особенности. Во-первых, перемещение в радиальном направлении задается по оси X, а в продольном — по оси Z. Во-вторых, при составлении программ ЧПУ параметры задаются в миллиметрах на оборот, а не в миллиметрах в секунду, как при операциях фрезерования.

ЛОБОВЫЕ И КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ

Типы оборудования

Существует несколько основных типов ЧПУ фрезерных станков:

Вертикальные фрезерные станки имеют вертикальный шпиндель, похожий на сверлильный пресс, но с X-Y столом, который позволяет автоматически позиционировать обрабатываемый материал.
Горизонтальные фрезерные станки также имеют X-Y стол для позиционирования изделия; Однако, фрезы устанавливаются на горизонтальной оправке поперек стола.
Универсальный фрезерный автомат может использоваться для вертикального или горизонтального фрезерования. Головка шпинделя прикреплена шарнирным соединением, чтобы был возможен любой из типов фрезерования.
Портальные фрезерные станки ЧПУ используются с большими заготовками. Они позволяют добавлять шпиндель по мере необходимости для пятиосевых и шестиосевых фрезерных станков.
Фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ – это агрегат, который используются для автоматического повторения операций. Большинство обрабатывающих центров имеют числовое программное управление (ЧПУ).
Фрезерные станки с ЧПУ запрограммированы набором команд, называемых G-кодами, и используют инструменты CAT (с V-образным фланцем), BT или HSK.

Дополнительные функции

Рассмотрим некоторые из отдельных функций, доступных в фрезерных (CNC) станках:

Программа обработки детали может быть введена в контроллер через клавиатуру или при помощи сканирования перфорированной ленты считывающим устройством в блоке управления.
Программа обработки детали, однажды введенная в память компьютера, может использоваться и повторяться множество раз.
Программа обработки детали может редактироваться и оптимизироваться непосредственно на станке. Если есть какие-либо изменения в дизайне изделия, программа без труда может быть изменена в соответствии с требованиями.
Ввод информации может быть в значительной степени упрощен за счет использования специальных подпрограмм, разработанных для повторяющихся последовательностей обработки. Для обычных операций, таких как сверление отверстий по кругу (при использовании сверлильно фрезерного станка с ЧПУ), могут быть созданы и сохранены специальные программные циклы в памяти компьютера. Эти программы или подпрограммы могут быть извлечены и использованы любое количество раз; При этом необходимо указать только определенные параметры, и компьютерное управление выполнит автоматически необходимые вычисления и последующие действия.
У станков с ЧПУ имеется средство для проверки программы обработки детали без фактического ее запуска на станке. Система управления проверяет программу обработки детали, и движение режущего инструмента в каждой операции, с отображением на экране монитора (блок видеодисплея). Форма компонента, которая будет получена после обработки, также отображается на экране без фактической обработки. Обычно такой функцией оснащен фрезерный центр с ЧПУ.
Блок управления с ЧПУ позволяет компенсировать любые изменения в размерах режущего инструмента. Когда написана программа обработки детали, оператор станка проставляет конкретный тип и размер режущего инструмента, например, если это гравер. Но в действительности использование программы обработки на станке может быть недоступно для конкретной фрезы. Система управления ЧПУ позволяет компенсировать разницу между запрограммированным инструментом и используемым.
С системами управления ЧПУ можно получить информацию об использовании оборудования, которая будет очень полезна для контроля производства. Система может предоставлять такую информацию, как количество произведенных компонентов, время на компонент, время для установки задания, время, в течение которого используется конкретный инструмент, время, в течение которого машина не работает, диагностика неисправностей и многое другое.

Для примера далее рассмотрен лоботокарный станок модели 1А693. Мощность привода равна 30 кВт, частота вращения — 0,8 — 6,3 мин-1, масса — 58 т. Станок может обрабатывать предметы диаметром 3,2 м (столько составляет расстояние между центрами) массой до 16 т.

Лоботокарный станок

Лоботокарный (лобовой токарный) станок – это один из видов токарных станков. Их спецификой является токарная обработка деталей большого диаметра с малой длиной. Это токарное оборудование также позволяет производить обработку массивных плоских цилиндрических заготовок или обрабатывать короткие детали типа тел вращения со значительными колебаниями (перепадами) диаметра в какой-либо части. Чаще всего с помощью лоботокарных станков обрабатывается торцевая часть закреплённой в планшайбе заготовки или её кромка, нарезается резьба на поверхности детали или производятся операции по шлифовке её торцевой поверхности.

У лоботокарных станков отсутствует задняя бабка, станина станка низкая и короткая, центры расположены высоко. Для работы с большими диаметрами (более 200 мм) переднюю бабку располагают отдельно от суппорта (в этом варианте исполнения как суппорт, так и шпиндель станка снабжаются индивидуальным приводом).

Лобовой токарный станок имеет несколько отличий, позволяющих чётко отделить его от других станков токарной группы:

крепление на шпинделе (планшайбе) деталей большого диаметра;
отсутствие задней бабки;
невысокие обороты вращения шпинделя;
раздельный привод шпинделя и суппорта;
возможность осуществления шлифовальных работ;
исключается возможность закрепления заготовок в центрах.

С помощью лоботокарного станка осуществляется токарная обработка поверхностей цилиндрического, конического, фасонного, лобового типа различных труб, дисков и валов. Такой станок идеально подходит для производства чугунных и стальных фланцев, колец или дисков (реже — маховиков, шкивов и зубчатых колёс). Горизонтальная ось вращения детали и большой объём свободного пространства позволяет обрабатывать на станке массивные многотонные детали небольшой длины.

Монтируется лобовой токарный станок на бетонном основании. На плите крепится станина и тумба. В последней размещается передняя бабка с приводом и коробкой скоростей. Бабка снабжается шпинделем с патроном специальной конструкции, позволяющим закреплять заготовки большого диаметра.

На станине располагаются суппорт с устройствами для зажима и удержания резцов и фартук, снабжённый кареткой. При замене резцедержателя шлифовальной головкой токарная обработка металла резцом может сменяться шлифовальными работами.

Суппорт обладает плавной подачей, обеспечиваемой работой отдельного двигателя.

Электродвигатель, приводящий в действие главный привод, располагается отдельно и также монтируется на массивном основании. Такой вариант компоновки оборудования позволяет значительно снизить воздействие на процесс обработки детали вибрационных искажений, что упрощает процесс тонкой шлифовки торцевой поверхности детали. В ряде случаев по специальному заказу лоботокарные станки снабжаются задними бабками. Такое решение позволяет значительно расширить технологические возможности оборудования.

Снабжение суппорта восьмипозиционной головкой существенно увеличивает набор производственных операций и повышает скорость переключения между ними. Установка транспортёра для удаления стружки значительно облегчает ведение работ при включении станков этого типа в мелкосерийное производство. Токарная обработка деталей многократно ускоряется монтажом на лоботокарный станок устройств числового программного управления контурного типа. Такое нововведение позволяет в автоматическом режиме перемещать резец по заданной криволинейной траектории, изменять частоту вращения шпинделя для сохранения постоянной скорости резания.

Электродвигатель расположен отдельно. Его тоже монтируют на основании. Данный способ компоновки позволяет сократить вибрации, благодаря чему упрощается тонкая шлифовка торцов обрабатываемой детали.

Устройство лоботокарных станков на примере 1А693

Карусельные станки

Токарно-карусельные станки (рис. 2) предназначены для обработки массивных деталей больших габаритов. Основной особенность, отличающей эти станки, является вертикальное расположение оси шпинделя и большой диаметр планшайбы.

Рисунок 2. Устройство токарно-карусельного станка.

Токарно-карусельные станки состоят из следующих элементов:

Стол с поворотной планшайбой. Стол служит опорой для обрабатываемой детали. В планшайбе закрепляется заготовка. Механизм вращения планшайбы связан с коробкой подач при помощи вала.
Защитное ограждение планшайбы. Служит для ограждения оператора станка от вращающихся частей в процессе работы.
Вертикальный суппорт. Предназначен для подачи в рабочую область режущего инструмента.
Подвесной пульт управления. С его помощью производится управление работой станка.
Регулируемый подвесной механизм пульта управления. Позволяет оператору становиться с той стороны станка, где удобнее контролировать процесс обработки.
Поперечина. Служит для закрепления суппорта с возможностью перемещения его в горизонтальном и вертикальном направлении.
Приводной механизм перемещения поперечины. Состоит из электродвигателя, двух угловых редукторов и винтовой передачи.
Станина. На станине закрепляются все узлы станка.
Механизм управления перемещением вертикального суппорта.
Коробка подач вертикального суппорта. Предназначена дли изменения скорости подачи вертикального суппорта, а также для настройки автоматической подачи.
Коробка скоростей. Служит для изменения скорости рабочего движения.
Кожух. Защищает главную передачу.
Механизм управления подачей.
Устройство подачи смазки.
Горизонтальный суппорт. Предназначен для перемещения резца, расположенного горизонтально. Подобным устройством оснащаются не все карусельные станки.
Коробка подач горизонтального суппорта.

Токарно-карусельные станки способны обрабатывать заготовки, размеры и масса которых не оставляют другого выбора металлорежущего оборудования.

Лоботокарные станки, благодаря значительному количеству пространства и вращению шпинделя в горизонтальной плоскости, подходят для многотонных деталей малой длины.

Револьверные станки

Отличительной особенностью токарно-револьверных станков (рис. 1.) является наличие специализированной многопозиционной головки. Эта головка называется револьверной и имеет несколько резцедержателей. Смена режущего инструмента в процессе работы производится за счет поворота револьверной головки на определенный угол.

Рисунок 1. Токарно-револьверный станок.

Токарно-револьверный станок конструктивно состоит из следующих основных частей.

Станина с фундаментной плитой и направляющими. Служит для размещения узлов станка.
Коробка подач суппортов. Предназначена для задания скорости автоматической подачи.
Передняя (шпиндельная) бабка. Вмещает в себя электродвигатель, систему шестерен коробки скоростей и привод шпинделя.
Патрон. В патроне закрепляется обрабатываемая деталь.
Резцедержатель. Служит для закрепления токарного резца. Стандартное оборудование токарного станка.
Суппорт. Создает движение подачи резца в зону обработки. Оснащается приводным винтом, который связан с коробкой подач. Коробка подач, в свою очередь, способна работать в паре с коробкой скоростей. Это позволяет настраивать автоматическую скорость подачи, которая зависит от частоты оборотов шпинделя. Используется для нарезки резьб или при точении с точно заданной скоростью подачи.
Резцедержатель револьверного типа. На представленной модели револьверного станка имеет шесть гнезд, служащих для закрепления осевого режущего инструмента (сверл, зенкеров, разверток). Также в револьверной головке может быть установлен обычный резец.
Суппорт револьверной головки. Выполняет те же функции, что и стандартный суппорт. Также связан с коробкой подач при помощи ходового винта.
Барабан револьверного суппорта.

Сегодня токарно-револьверные станки набирают все большую популярность, особенно в сегменте металлорежущего оборудования с ЧПУ. Это объясняется довольно обширными технологическими возможностями токарно-револьверных станков с ЧПУ.

Читайте также: