Особенности и принцип работы, виды токарно-револьверного станка

В процессе металлообработки задействовано разное оборудование. Отдельную категорию представляют токарно-револьверные станки. По принципу работы они во многом схожи с универсальными агрегатами.

Но на револьверных станках можно обрабатывать заготовку с применением нескольких инструментов, при этом токарю не нужно их менять и переустанавливать.

Общие технические характеристики

Токарно-револьверные станки применяются на предприятиях для серийного производства деталей. Отличительная черта, особенность станков данной группы — наличие револьверной головки для крепления нескольких режущих инструментов. Оборудование выгодно использовать, когда технологический процесс подразумевает неоднократную смену инструмента.

Одновременно можно устанавливать 4 и более инструмента, смена происходит путем поворота револьверной головки. Инструмент устанавливается в необходимой для работы последовательности. За счет этого ускоряется цикл обработки одной детали по сравнению с аналогичным процессом на универсальном токарном станке.

Основные элементы станин

На основной или нижней станине закреплено:

• литое корыто для охлаждающей жидкости;
• вспомогательная станина с направляющими для размещения, перемещения суппорта;
• коробка скоростей со шпинделем;
• коробка подач;
• электрошкаф;
• устройство нарезания резьбы;
• копировальное приспособление:
• емкость под масло, используемого гидроприводом;
• электродвигатели шпинделя и насоса;
• ящик для сбора стружки.

Общий вид токарно-револьверного станка 1341

На вспомогательной станине на кронштейне крепится копирная линейка. Откидывающийся упор находится справа суппорта. Он предназначен для отключения подачи. Переход его в рабочее или нейтральное положение осуществляют рукояткой.

Классификация

Токарно-револьверные агрегаты классифицируются по следующему принципу:

• По количеству режущего инструмента — в среднем головка имеет 6-12 гнезд, но на некоторых современных моделях их число доходит до нескольких десятков.
• Направление револьверной головки — вертикальное, горизонтальное или под углом.
• По типу управления — ручные, полуавтоматы, с ЧПУ.
• По принципу работы — прутковые или для обработки штучных заготовок.
• По типу заготовок — легкие (детали из прутка), средние (обработка прутка и штучных заготовок), тяжелые (работа только со штучными заготовками в патроне).
• По типу привода — ручной или гидравлический.

Лобовые станки

Основное назначение токарных лобовых станков (рис. 3) – обработка деталей больших диаметров и малой высоты. На этих станках производится изготовление массивных маховиков для двигателей карьерных самосвалов и кораблей, колес вагонных, опорно-поворотных кругов грузоподъемных кранов и др. Основной отличительной особенность, из-за которой лобовые станки выделены в отдельную группу – наличие планшайбы большого диаметра.

Рисунок 3. Токарный лобовой станок.

Токарный лобовой станок включает в себя следующие основные узлы.

1. Массивная станина. Является основанием станка.
2. Основание суппорта. Служит направляющей суппорта. Содержит рукоятки управления подачей.
3. Суппорт. Перемещает планшайбу в зону обработки. Имеет настройки автоматической подачи.
4. Передняя бабка. Включает в себя электродвигатель, коробку скоростей и механизмы управления станком.
5. Планшайба. Предназначена для закрепления обрабатываемой детали.
6. Задняя бабка. В ней закрепляется режущий инструмент.

В отличие от карусельных станков, которые тоже предназначены для работы с деталями большого диаметра и малой высоты, лобовые токарные станки имеют ограничения по массе заготовки. Если заготовка превышает допустимую массу – ее обрабатывают на карусельном станке.

Назначение оборудования

Универсальные револьверные станки предназначены для обработки прутков до 100 мм в диаметре, а также для изготовления изделий из штучных (литых, штампованных и др.) заготовок диаметром до 630 мм. Какие операции можно выполнять:

• Обтачивание наружных цилиндрических поверхностей.
• Нарезка резьбы метчиками и плашками.
• Обработка торцов.
• Развертывание отверстий для получения нужных параметров.
• Вытачивание канавок.

Справка! При нарезании резьбы резцом вместо него используют круглые, радиальные и тангенциальные гребенки. Они движутся в продольном направлении, скорость подачи равна шагу резьбы.
Возможна обработка сложных фасонных поверхностей. Для этой цели вместо копировальной линейки устанавливается криволинейный шаблон. Для некоторых операций используются фасонные резцы, которые подаются в поперечном направлении.

Работа на токарно-револьверном станке позволяет добиться высокой точности обработки. Также можно точить изделия, которые прошли черновую обработку на другом оборудовании.

Важно!

Станки револьверной группы целесообразно применять в серийном производстве для изготовления крупных партий однотипных изделий.

Особенности системы ЧПУ

Как мы уже знаем из информации выше, в основном у револьверного токарного станка имеются в конструкции узлы, работающие с системой числового программного управления (СЧПУ). Всё это из-за того, что ЧПУ даёт огромный прирост производительности.

При рассмотрении отличительных черт станков с числовым программным управлением (ЧПУ), выделим следующие факторы:

1. Довольно часто, заготовки проходят обработку под защитным кожухом. Этот фактор полностью исключает вероятность пораниться и травмироваться при работе с данными станками. Из-за того что все узлы конструкции контролируются системой числового программного управления (ЧПУ), и применяется защитный кожух.
2. Высокоточная обработка заготовок может происходить только с помощью необходимой техоснастки, а также конкретных режущих инструментов. Такая высокоточная обработка снижает погрешность практически до нуля. Например, таких результатов можно достичь, пользуясь новейшими резцами с пластинами, которые обладают очень большую износостойкость режущей кромки.
3. Значительное сокращение времени некоторых операций при изготовлении деталей, благодаря автоматической смене инструмента, в отличие от смены, в которой инструмент необходимо менять вручную.
4. Значительное снижение себестоимости готовой продукции, благодаря оптимизации автоматизированного производства, а также существенного увеличения производительности.

Не смотря на это, ремонт и техническое обслуживание револьверных токарных станков очень сложны в осуществлении и доставляют очень много больших проблем. Для того чтобы обезопасить станок от возможных поломок и нарушений в работе, а также повысить его надежность, нужно время от времени производить чистку и профилактику станка, а также любое другое необходимое обслуживание.

Большинство мастеров знают такие модели как 1325Ф30, 1Г325, 1Г340П, 1П420ПФ40, которые повсеместно ставятся практически во все производственные цеха и помещения. Прорыв в технологическом прогрессе дал старт новейшим и передовым моделям с системой числового программного управления, функции которых очень эффективно сказываются на экономические факторы производства.

В несколько раз повышается точность и качество полученных деталей, благодаря оптимизации автоматизированного производства, а также существенного увеличения производительности. Выше упомянутые модели станков 1325Ф30 и 1П420ПФ40 имеют большую популярность – они обладают современной системой числового программного управления, территория обработки заготовок защищена специальным кожухом. Сборка значительно разнится с той, что ранее использовалась в устаревших версиях станков.

Устройство

Устройство станков в целом имеет сходство с другими группами токарного оборудования. Основу составляет станина, на которой расположены остальные узлы.

Коробка скоростей

На револьверных станках коробка скоростей встроена в шпиндельную бабку. В зависимости от модели, она имеет определенное число диапазонов оборотов шпинделя и подач инструмента.

Суппорт

Узел несет на себе револьверную головку для крепления режущего инструмента. Он устанавливается в пазы головки и закрепляется при помощи специальных державок. Они, в свою очередь обеспечивают жесткость и надежность фиксации инструментов. Суппорт перемещается в продольном и поперечном направлении с помощью ручной или автоматической подачи.

Также на суппорте расположены командоаппарат и барабан упоров. Командоаппарат отвечает за включение/выключение заданной частоты оборотов и скорости подачи для каждого инструмента. Барабан упоров обеспечивает автоматическую остановку суппорта, когда инструмент пройдет заданное расстояние.

Некоторые модели оснащены револьверным и поперечным суппортом. Конструкция последнего позволяет устанавливать два резцедержателя одновременно с шестью инструментами. Это удобно во время обработки сложных деталей.

Узел шпинделя

Данный узел обеспечивает подачу и фиксацию прутковой заготовки. Главным движением в станке как раз является вращение шпинделя с заготовкой в прямом или обратном направлении.

Диаметр шпиндельного отверстия на конкретном агрегате определяет наибольший размер прутка, с которым можно работать. В зависимости от модели, в него можно установить пруток с максимальным диаметром 10, 16, 18, 25, 40, 65, 100 мм.

Частота вращения шпинделя и подача настраивается при помощи командоаппарата, либо вручную путем установки находящихся на шпиндельной бабке рукояток в нужные позиции.

Устройство и работа автоматической револьверной головки УГ 9326

Конструкция головки показана на рис.2.

Движение от электродвигателя (17), встроенного в гильзу (21) корпуса (23) посредством поводковой муфты, выполненной на торце вала ротора (16) и водила (24) планетарного редуктора, сообщается блоку сателлитов (12). Один из них сопрягается с неподвижным зубчатым колесом внутреннего зацепления (26), а другой — с подвижным зубчатым колесом (9), на ступице которого выполнена трапецеидальная резьба, а на торце — зубчатая муфта. Посредством этой муфты и винта (3) осуществляется соединение детали (9) с кулачком управления индексацией (4). Радиальной опорой детали (9) служат бронзовые полукольца (29), торцевые — подшипники (10) и (11).

С резьбой на детали (9) сопрягается фланец-гайка (8), прикрепленный к шпинделю (5) головки, который может совершать вращательное и поступательное движение. К шпинделю прикреплены инструментальный диск (1) и фиксирующая полумуфта (31) с круговым зубом. Вторая полумуфта (30) закреплена на корпусе головки.

На торце гильзы (21) установлен датчик (13) углового положения инструментального диска, выполненный на герметичных магнитоуправляемых контактах (герконах) и соединенный с фланцем шпинделя посредством валика (22) и муфты (20). Датчик защищен кожухом.

В нише корпуса помещаются набор клеммных зажимов электрокоммуникаций головки, PC-цепочки двигателя и микровыключатель (14) контроля сцепления полумуфт (30) и (31).

Включение подачи СОЖ на инструментальный диск осуществляется при нажатии диском на толкатель клапана (6), встроенного в планку (7), пpикpeпляемyю к корпусу головки.

Работа головки

Головка работает по циклу, при котором за исходное положение принято показанное на рис.2, зафиксированное положение: снятие усилия и расцепление плоскозубых муфт, поворот инструментального диска до заданной позиции, предварительная фиксация, сцепление муфт и сжатие их с необходимым усилием.

При пуске двигателя начинается вращение детали (9) и кулачка (4) против часовой стрелки. Поскольку полумуфты (3O) и (31) сцеплены и шпиндель не может вращаться, за счет взаимодействия резьб на деталь(8) и (9) происходит расцепление полумуфты. К окончанию расцепления приурочено соприкосновение уступа кулачка с пальцем (35). При продолжении поворота фиксатор (34) под воздействием скосов на дет.(32) входит в паз на кулачке, обеспечивая сцепление привода и шпинделя. Когда инструментальный диск достигает необходимого углового положения, по команде датчика (19) осуществляется реверсирование двигателя к, соответственно, изменение направления вращения деталей головки. При этом фиксаторы (33) и (34) западают в лазы фланца (32), кулачек освобождается и происходит расцепление привода и шпинделе. При дальнейшем вращении привода осуществляется сцепление фиксирующих полумуфт и создание на них необходимого натяга, величина которого зависит от установки токового реле цепи двигателя в электросхеме станка. Токовое реле управляет отключением электродвигателя.

Основные регулировки

Поворот шпинделя должен начинаться после его выхода из сцепления полумуфт на 0,5 ± 0,2 мм. Эта величина настраивается перестановкой кулачка по торцевым зубцам дет.(9). Перестановка на один зуб дает перемещение шпинделя на 0,45 мм.

Для правильной фиксации шпинделя необходим его перебег, относительно заданной позиции на 5°…3°. Эта величина устанавливается поворотом датчика (19).

Микровыключатель (14) должен срабатывать за 0,5…1,5 мм до конца хода шпинделя, это достигается перемещением планки (13) микровыключателя.

Принцип работы

В серийном производстве пруток крепится в цанговый патрон при помощи гидравлики. Имеется встроенный механизм, который обеспечивает подачу заготовки на необходимую длину. При работе со штучными заготовками токарь закрепляет их вручную.

Обычно станки оснащены универсальной цангой со сменными кулачками для зажима круга и многогранника. В комплекте идут дополнительные оправки, втулки и другая оснастка.

Важно!

На некоторых моделях предусмотрена замена цанги трехкулачковым патроном.

Модификации станков для патронных работ предназначены для обработки литых, штампованых и кованых штучных заготовок. Они оснащены трехкулачковыми (либо четерехкулачковыми) патронами.

Все инструменты крепятся в револьверную головку. Выполнив рабочий ход одним резцом (сверлом, разверткой), она меняет позицию и подает новый инструмент. Длина рабочего хода инструмента ограничивается специальными упорами, которые отключают подачу.

Гидроцилиндр зажима станков 1Г340, 1Г340П

Зажим и подача прутков, а также зажим штучных заготовок в токарных станках 1Г340, 1Г340П осуществляется гидроцилиндром зажима (см. ниже на схеме позицию 7). Гидроцилиндр зажима в сборе (в описании работы станков обозначается как механизм зажима и подачи материала 15.10.000) входит в комплект поставки станков 1Г340, 1Г340П (приложен отдельным местом в общей упаковке). Ниже рассмотрен механизм зажима материала (прутка):

Механизм зажима и подачи материала предназначен для зажима и подачи пруткового материала, а также для зажима штучных заготовок в трёхкулачковом патроне. Конструкция механизма, включающая неподвижные и подвижные цанги зажима, обеспечивает высокую стабильность положения (в пределах 0,1 мм) торца зажатого прутка. Корпус цангового патрона 12 закреплён на переднем фланце шпинделя. Зажимная подвижная цанга 15 связана с корпусом поводковыми штифтами 14. Зажимная цанга навинчена на трубу зажима 9. В расточке неподвижной цанги 17 винтами 18 крепятся сменные вкладыши 19, которые удерживаются от проворачивания штифтами 16. При перемещении зажимной цанги 15 вперёд происходит разжим материала, при перемещении назад — зажим. Усилие на зажимную цангу передаётся трубой зажима 9, связанной с помощью гаек 3 и 4 с поршнем 6 цилиндра зажима 7. Подвод масла к обеим полостям гидроцилиндра осуществляется с помощью подвижной маслоподводящей втулки 8, расположенной внутри шпиндельной бабки. Для зажима деталей в трёхкулачковом патроне корпус цангового патрона 12, цанги 15 и 17, втулка 21, а также труба подачи с цангой снимаются.

Техника безопасности

Обработка металла на токарных станках приравнивается к работам с повышенной опасностью. Рабочие допускаются к процессу только после проведения предварительного инструктажа. Во время работы токарь обязан соблюдать правила техники безопасности:

Прочно фиксировать заготовку.

1. Не приступать к работе при обнаружении неисправностей.
2. Выполнять только порученную мастером работу.
3. Если обратный конец прутка выступает из шпинделя, необходимо оградить эту зону.
4. Не допускать, чтобы кулачки выступали за пределы наружного диаметра патрона или планшайбы. В таком случае необходимо применить другую оснастку.
5. После закрепления заготовки вынуть ключ.
6. Не оставлять в револьверной головке инструмент, который больше не используется.
7. Измерять, снимать и устанавливать деталь после полной остановки механизмов.
8. При шлифовке изделия вручную отводить револьверную головку.
9. Во время работы станка не открывать заграждающие устройства.

Важно!

Работать на токарно-револьверном станке разрешается строго в закрытой аккуратной одежде.

Назначение и устройство токарно-револьверных станков ЧПУ

При изготовлении средних и крупных партий деталей на токарно-винторезных станках принято вести пооперационную обработку металла, так как на каждую операцию необходим свои режимы обработки, вид режущего инструмента и прочая настройка оборудования (например проверка зон взаимовлияния резцов). Такие станки при серийном производстве часто работают парами (или с применением противошпинделя), образуя единую технологическую линию, где изделие, обработанное с одной стороны, передается на другой станок для дообработки. Это обуславливается технологической сложностью и невозможностью обработки всей заготовки до готового изделия на одном станке без переналадки станка (количество операций превышает количество позиций в револьверной головке).

Станок ЧПУ токарно-револьверной группы (двухсуппортной, с наклонной станиной):

Точная обработка изделий с помощью станков ЧПУ требует грамотного базирования заготовки (выбор технологической базы) и уточненной настройки режущего инструмента (например с помощью системы HPMA от Renishaw). Особенно это касается деталей сложной конфигурации, с жесткими допусками и высокими требованиями к точности поверхностей.

Программированием ЧПУ модуля станка и калибровкой режущего инструмента задается точность обработки. Если ось головки можно позиционировать под различным углом к заготовке, получают детали с более сложными поверхностями.

Современные модели с ЧПУ

Обычные станки вытесняются с производства усовершенствованными моделями с программным управлением. Они позволяют полностью автоматизировать рабочий процесс и обеспечивают высокую точность обработки. Также нет необходимости выполнять замеры после каждого прохода.

На современном производстве актуальны следующие модели оборудования.

1В340Ф30 — оснащен устройством ЧПУ Электроника НЦ-31 и револьверной головкой на 8 инструментов. Позволяет обрабатывать штучные заготовки диаметром не более 20 см, а также изготавливать изделия из прутка диаметром до 4 см.

1П426ДФЗ — оснащен двумя револьверными головками. Первая позволяет использовать 8 режущих инструментов, предназначена для обработки наружных поверхностей. Вторая головка предусмотрена для работы с внутренними поверхностями.

ST и DS — серия револьверных станков с ЧПУ американского производства. Универсальные агрегаты, предназначенные для обработки заготовок из разных типов, стали.

Токарно-револьверные станки целесообразно применять в серийном производстве для изготовления больших партий однотипных изделий. Но их функциональность револьверной немного ограничен по сравнению с токарно-винторезными агрегатами.

Выполнение некоторых операций (к примеру, нарезка резьбы, точение фасонных поверхностей) требует использования дополнительных приспособлений.

Преимущества и недостатки

Значительность применения токарных станков с резцедержателем револьверного типа, определяется только после детального анализа функциональных возможностей оборудования, а также его технических характеристик. Но не менее важным является выявление положительных и отрицательных моментов их работы.

— Основным преимуществом использования станков этой группы является высокая производительность. Для выполнения различных токарных операций совершенно не обязательно каждый раз выполнять замену режущего инструмента. Также стоит отметить автоматику, которой обладают револьверные токарные станки. Но это будет иметь смысл только в том случае, если у вас установлено числовое программное управление (ЧПУ).

— К недостаткам можно отнести только относительно высокую стоимость моделей и повышенную сложность изготовления вместе с техническим обслуживанием. Также есть повышенные требования к профессионализму персонала. Но эти факторы ничтожно малы и учитываются только на стадии разработки технологической схемы производства.

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.

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.