Станкостроительная промышленность в быстром поступательном движении индустрии должна играть одну из основных ролей. От уровня развития станкостроения в большой степени зависит качественное и количественное развитие всей машиностроительной промышленности.

Несмотря на возрастание роли процессов ковки, штамповки, а также литья и прокатки, обработка деталей со снятием стружки до сих пор остается в металлообработке доминирующей, так как окончательные размеры деталей, их форма и правильное взаимное расположение поверхностей, особенно в связи с чрезвычайно возросшими требованиями к точности в производственных условиях в основном могут быть получены только путем резания металла.

В дореволюционной России парк металлорежущих станков составлял всего 75 тыс. единиц: в предвоенный 1940 - 710 тыс. единиц, а в настоящее время станочный парк превышает 3 млн. единиц.

Во всех странах мира группа токарных станков в общем объеме металлообрабатывающего оборудования занимает 26 - 40%

В нашей стране эта группа станков составляет около 40%, причем значительная часть из них представляет собой универсальные токарные и токарно-винторезные станки.

Такое отношение выпуска станков объясняется тем, что почти у всех машин и механизмов основным видом движения, как рабочих органов, так и промежуточных элементов привода является вращательное движение, поэтому подавляющее большинство деталей машин и механизмов представляет собой тела вращения, обработку которых наиболее удобно производить на станках токарной группы.

В настоящем выпуске рассматриваются современные отечественные и зарубежные модели токарных и токарно-винторезных станков, а также кинематика и конструкция наиболее распространенных отечественных моделей токарно-винторезных станков средних размеров.

1. Особенности конструкций современных токарных станков

Развитие конструкции токарных станов за последние 10-15 лет определялось в первую очередь повышенными требованиями к точности обработки деталей и достижениями в области резания металлов. За этот период времени появились новые марки твердых сплавов и быстрорежущих сталей, а также алмазный режущий инструмент.

Современные токарные станки быстроходны, обладают высокой мощностью, имеют повышенную жесткость и виброустойчивость, долговечны и надежны в работе, что в совокупности обеспечивает высокую производительность и точность обработки деталей.

Большинство отечественных токарных станков обладают большей быстроходностью и мощностью, чем аналогичные зарубежные модели станков.

Американские модели токарных станков легкой серии с диаметром обработки деталей от 400 до 650 мм существенно уступают аналогичным моделям отечественных станков по быстроходности и особенно по мощности. Например, модель 17Е5 с максимальным диаметром обработки детали 450 мм имеет пределы чисел оборотов от 25 до 1000 об/мин, а мощность всего 3,7 кВт.

Однако следует заметить, что в США наряду с легкой серией выпускают также тяжелую серию токарных станков тех же размеров. Например, токарно-винторезный станок тяжелой серии модели 1610Е с максимальным диаметром обработки 450 мм имеет пределы чисел оборотов в минуту от 14 до 1800, а мощность его главного электродвигателя составляет 15 квт.

2. Современные отечественные токарно-винторезные станки

2.1 Токарно-винторезный станок модели 1И611П

Универсальный токарно-винторезный станок модели 1И611П выпускается Ижевским машиностроительным заводом и предназначен для выполнения самых разнообразных токарных и резьбонарезных работ повышенной точности в условиях мелкосерийного производства. На станке обеспечивается возможность нарезания метрической, дюймовой и модульной резьбы.

Станок модели 1И611П является одним из наиболее современных представителей токарно-винторезных станков с высотой центров 130 мм и расстоянием между центрами 500 мм. В соответствии с этими параметрами максимальный диаметр обрабатываемой детали, устанавливаемой над станиной станка, не должен превышать 250 мм, а деталей, устанавливаемых над нижней частью суппорта _ 125 мм. Наибольший диаметр прутка, который проходит через отверстие шпинделя _ 24 мм.

Максимальная длина обтачивания с механической подачей суппорта составляет 500 мм. Наибольшее перемещение суппорта в поперечном направлении от руки или от механизма подач равно 180 мм. Цена деления продольного лимба соответствует 0,1 мм, а поперечного лимба - 0,02 мм. Верхние салазки имеют ручное перемещение до 120 мм. Цена деления лимба верхних салазок - 0,05 мм.

Направляющие верхних салазок могут быть повернуты на 70 градусов в сторону рабочего и на 90 градусов от рабочего. На стенке имеется четырехсторонний быстродействующий резцедержатель, в который могут быть установлены резцы с поперечным сечением не более 1616 мм.

Шпиндель станка имеет фланцевый передний конец с коротким центрирующим конусом и с внутренним конусом Морзе №4. Станок снабжается самоцентрирующим трехкулачковым патроном повышенной точности диаметром 160 мм, поводковым патроном и планшайбой с пазами.

Пиноль задней бабки имеет конус Морзе №3. Наибольшая длина перемещения пиноли составляет 85 мм. Величину перемещения пиноли можно определить по линейке с ценой деления 1 мм и по лимбу с ценой деления 0,05 мм. К станку прилагается конусная линейка с наибольшей длиной точения конуса 170 мм и предельным поворотом 10 градусов. Для обработки деталей из пруткового материала диаметром 6 - 14 мм станок снабжен цанговым патроном.

К станку прилагаются продольный и поперечный жесткие упоры, по которым можно работать с автоматическим включением подач суппорта, и поперечный упор для ручной установки суппорта, позволяющий производить обработку с более высокой точностью.

2.2 Токарно-винторезный станок модели 1А616П

Токарно-винторезный станок модели 1А616П, изготавливаемый Средневолжским станкостроительным заводом, является универсальным станком повышенной точности и предназначен для разнообразных токарных работ в условиях индивидуального и мелкосерийного производства, выполняемых в центрах или патроне, в том числе для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной и питчевой.

Высота центров станка равна 165 мм, а максимальное расстояние между центрами - 710 мм. Наибольший диаметр обрабатываемой детали класса дисков, устанавливаемой над станиной, составляет 320 мм, а максимальный диаметр детали класса валов, закрепляемых в центрах над нижней частью суппорта, не должен превышать 180 мм.

Сквозь отверстие шпинделя проходит пруток диаметром до 34 мм. Наибольшая длина обтачивания детали с механической подачей суппорта равна 660 мм, т.е. на 50 мм меньше, чем максимальное расстояние между центрами.

Без дополнительных сменных колес на станке модели 1А616П можно нарезать резьбы повышенной точности: метрические с шагом от 0,5 до 24 мм; дюймовые с числом ниток на 1 дюйм от 56 до 1; модульные с шагом в модулях от 0,25 до 5,5 мм и питчевые с шагом в питчах от 128 до 2.

Предусмотрена возможность нарезания особо точных резьб путем исключения из кинематической цепи зубчатых передач коробки подач и применения специальных прецизионных сменных зубчатых колес.

2.3 Токарно-винторезный станок модели 1К62Б

Токарно-винторезный станок модели 1К62Б (рис. 4) универсального типа повышенной точности выпускается станкостроительным заводом «Красный пролетарий» им. А.И. Ефремова на основе базового станка модели 1К62 с высотой центров 215 мм и расстоянием между центрами 710, 1000 и 1400 мм.

Токарно-винторезные станки, выполненные на базе станка модели 1К62, занимают первое место среди отечественных моделей станков токарной группы. Максимальный диаметр обрабатываемой детали, устанавливаемой над станиной этих станков, составляет 400 мм, а наибольший диаметр детали, установленной над нижней частью суппорта, не может превышать 220 мм. Максимальная длина обтачивания обрабатываемых деталей на 70 мм короче, чем наибольшее расстояние между центрами. На станках можно нарезать все типы резьб.

Благодаря высокой мощности привода (7,5 или 10 квт), большой быстроходности (до 2000 об/мин) и наличию как мелких, так и крупных подач (до 4,16 мм/об) станки модели 1К62Б позволяют оптимально использовать свойства современных режущих инструментов из новых инструментальных материалов и обеспечивают высокую точность обработки деталей. Овальность обработанных на станке модели 1К62Б деталей не превышает 5 мкм, а конусность - 10 мкм на длине 150 мм.

Неплоскостность торцовых поверхностей после чистовой обчистки составляет не более 10 мкм на диаметре 200 мм, причем только в сторону вогнутости. Накопленная погрешность на шагу нарезанной на станке резьбы от произвольного участка ходового винта не должна быть больше, чем 10 мкм на длине 50 мм, 15 мкм на длине 150 мм и 20 мкм на длине 300 мм.

2.4 Токарно-винторезный станок модели 1К620

Универсальный токарно-винторезный станок модели 1К620 предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, в том числе для нарезания резьб: метрической, модульной, дюймовой, питчевой, многозаходной, а также для нарезания точной резьбы. Кроме этих видов резьб на станке можно также нарезать архимедову спираль с шагом ??.

Станок модели 1К620 обладает высокой быстроходностью (до 3000 об/мин шпинделя), широким диапазоном изменения скоростей вращения шпинделя (R = 250).

Основные узлы станка: вариатор с клиновым ремнем; гитара сменных колес; передняя бабка; тахометр чисел оборотов шпинделя; защитный кожух; суппорт; задняя бабка; шкаф с электрооборудованием; привод быстрых перемещений суппорта; станина; поддон; задняя тумба; фартук; передняя тумба с главным электродвигателем; коробка подач.

Установка в фартуке четырех электромагнитных муфт для включения и реверсирования продольных и поперечных подач суппорта позволяет применять электрокопировальное устройство для автоматизации работы станка и обработки фасонных поверхностей вращения. Обеспечение механического перемещения верхней части суппорта значительно расширяет технологические возможности станка при обработке конических поверхностей.

2.5 Токарно-винторезный станок модели 163.

Токарно-винторезный станок модели 163, выпускаемый Тбилисским станкостроительным заводом им. Кирова, является скоростным универсальным станком, предназначенным для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ, включая точение конусов с механической подачей и нарезание всех ходовых типов резьбы: метрической, модульной, дюймовой и питчевой. Основные узлы и приспособления станка.

Основные узлы станка: гитара сменных колес; передняя бабка с коробкой скоростей; четырехкулачковый патрон; подвижный люнет; четырехпозиционный резцедержатель; суппорт; неподвижный люнет; задняя бабка; шкаф с электрооборудованием; станина; привод быстрых перемещений суппорта; фартук; поддон для сбора охлаждающей жидкости и стружки; коробка подач.

В станке модели 163 механизм реверсирования подач, расположенный в фартуке, снабжен двумя двухсторонними электромагнитными фрикционными муфтами, что облегчает управление станком и позволяет применять электрокопировальное приспособление, обеспечивающее возможность продольного и поперечного фасонного точения, как по шаблону, так и по эталонной детали. В отличие от других станков привод быстрых перемещений суппорта и обгонная муфта у станка модели 163 также расположены в фартуке.

Верхние салазки суппорта имеют механическую подачу, что позволяет обрабатывать методом двух подач наружные и внутренние конические поверхности и нарезать конические резьбы.

3. Новые модели тяжелых токарных станков

Новые модели тяжелых токарных станков, выпускаемые отечественной станкостроительной промышленностью, разделяются по весу обрабатываемых деталей на базовые и облегченные различных категорий.

На современных тяжелых токарных станках можно производить обтачивание наружных цилиндрических поверхностей как в центрах, так и с установкой на планшайбе передней бабки обтачивание и растачивание конических поверхностей перемещением верхних салазок суппорта, повернутых на угол, равный половине угла конуса обрабатываемой детали или методом комбинированных подач, нарезание короткой метрической или дюймовой резьбы и другие токарные операции.

Все тяжелые токарные станки новых моделей конструктивно подобны и имеют ряд унифицированных узлов; они обеспечивают большую универсальность и высокую степень механизации приемов работ.

В станках применен ряд конструктивных решений, повышающий эксплуатационные качества и удобства управления, вдвое расширен диапазон изменения чисел оборотов шпинделя. Шпиндели тяжелых токарных станков смонтированы на подшипниках качения.

Пульт управления суппортом и изменением чисел оборотов шпинделя установлен непосредственно у рабочего места. Приводы движения резания и подач суппортов имеют бесступенчатое изменение скорости. Предусмотрены быстрые установочные перемещения всех рабочих органов станков. Электрокопировальные устройства, имеющиеся на станках, позволяют в сочетании с конструкцией фартуков производить обработку деталей со сложным криволинейным или ступенчатым профилем. При необходимости на тяжелых токарных станках можно нарезать любые типы резьб с помощью электровала.

Заключение

Разработка единой гаммы обеспечивает применение единообразных конструктивных решений для всех станков, широкое использование узловой и детальной унификации, создание разнообразных модификаций станков, унифицированных с базовыми моделями для наиболее экономичного применения их в народном хозяйстве.

Основой гаммы является четыре базовых токарно-винторезных станка моделей 16Б11, 16Б16, 16Б20 и 16Б25 с наибольшими диаметрами обрабатываемых деталей соответственно 250, 320, 400 и 500 мм.

На базе этих станков предусматриваются три группы модификаций - размерные, точностные и целевого назначения. Структура гаммы включает выпуск токарно-винторезных станков трех классов точности: нормальной - Н, повышенной - П и особо высокой - А.

Облегченные модификации могут выпускаться только нормальной и повышенной точности, а облегченные и упрощенные - только нормальной точности за исключением станка модели 16У16, который может выпускаться и повышенной точности.

Широкий диапазон регулирования чисел оборотов, подач и шагов нарезаемых резьб позволяет применять станки гаммы для выполнения разнообразных токарных работ с использованием современного режущего инструмента.

Повышенная точность изготовления и сборки этих станков, применение более качественных материалов и термообработки (закала направляющих станины на всех станках применение цементированных зубчатых, колес закаленных и шлифованных шлицевых валов и др.) позволяют достигнуть на станках точности обработки 2 класса, а также увеличить срок их службы до капитального ремонта до 10 лет.

Изготовление и применение токарно-винторезных станков гаммы по сравнению с существующими аналогичными моделями станков даст 8 млн. руб. экономии в год, увеличит производительность труда на 15 и на 40% продлит срок службы станков.

Литература

1. Абакумов М.М. Приспособление для токарных станков. М.: Машиностроение, 1987.

2. Кучер А.М. и др. Токарные станки и приспособления. М.: Машиностроение, 1987.

3. Мукин И.М. Справочник молодого токаря. М.: Высш. Шк. 1998.

4. Станкостроение США. М., ЭНИМС, 1967.

5. Ковшов А.Н. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1987.

6. Маталин А.А. Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1985.

7. Кузнечно-штамповочное оборудование. / Под ред. Е.Н. Ланского. - М.: Машиностроение, 1986.

8. Живов Л.И., Овчинников А.Г. Гидравлические прессы. - М.: Машиностроение, 1997.