Токарные станки делятся на универсальные и специализированные. Универсальные станки предназначены для выполнения самых разнообразных операций: обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцовых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб; отрезки, сверления, зенкования и развертывания отверстий. На специализированных станках выполняют более узкий круг операций, например, обтачивание гладких и ступенчатых валов, прокатных валков, осей колесных пар железнодорожного транспорта, различного рода муфт, труб и т. п. Универсальные станки подразделяются на токарно-винторезные и токарные. Токарные станки предназначены для выполнения всех токарных операций, за исключением нарезания резьбы резцами.
Наша промышленность выпускает различные модели токарных и токарно-винторезных станков — от настольных до тяжелых. Наибольший диаметр обрабатываемой поверхности на советских станках колеблется от 85 до 5000 мм, при длине заготовки от 125 до 24 000 мм. Некоторые токарно-винторезные станки оснащаются копировальными устройствами, которые позволяют обрабатывать сложные контуры без специальных фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента, а также значительно упрощают наладку и подналадку станков.
Структурная схема токарно-винторезного станка представлена на рис. 7. Формообразование обеспечивается вращательным движением заготовки (В1) по цепи: электродвигатель 1 — шпиндель 2 со звеном настройки i0 и поступательным движением инструмента (П1 и П2) по цепи: шпиндель 2 — ходовой вал 4 (при точении) или шпиндель — ходовой винт 3 (при нарезании резьбы) со звеньями настройки iг и iкп.
Настройка кинематических цепей при выполнении разнообразных работ на токарно-винторезных станках сводится к подбору передаточных отношений передач коробок скоростей, подач и других механизмов, что осуществляется переключением соответствующих рычагов. Исключение представляет нарезание особо точных резьб или резьб с ненормализованным шагом. Конечным звеном резьбонарезной цепи является ходовой винт 68 (см. рис. 9) и маточная гайка, поэтому уравнение настройки согласно равенствам (5) и (9) можно написать в следующем виде (имея ввиду однозаходность винта)
1 оборот шпинделя i х tB = tH, (11)
где
i — передаточное отношение кинематической цепи от шпинделя до ходового винта.
tН — шаг нарезаемой резьбы;
tП — шаг ходового винта;
Схема кинематическая токарно-винторезного станка 1К62. Смотреть в увеличенном масштабе
Схема кинематическая токарно-винторезного станка 1К62. Смотреть в увеличенном масштабе
Схема кинематическая токарно-винторезного станка 1К62. Смотреть в увеличенном масштабе
Так как для рассматриваемого случая валы X, XII, XV и ходовой винт 68, связанные муфтами 98, 99 и 101, представляют собой единое звено, то передаточное отношение цепи
i = iп х iг. (12)
где
iп — передаточное отношение постоянных передач;
iг — передаточное отношение сменных колес (гитары) звена настройки. На основании уравнений (11) и (12)
iг = (1/ iп) х (tH/ tB)
Обозначив 1/ iп через С, получим
iг = С х (tH/ tB) (13)
Передаточное отношение iп чаще всего равно 1 : 1 или 1 : 2. Применительно к кинематической схеме, изображенной на рис. 9, значение iп может быть различным, в зависимости от положения блоков с зубчатыми колесами 26—28 и 35—33 на валах VIII и IX.
Если колесо 25, сидящее на шпинделе, сцеплено с колесом 26, то вращение механизму подач сообщает непосредственно шпиндель, и передаточное отношение постоянных передач iп от шпинделя к звену настройки (к гитаре) будет —
(60/60) х (42/42) = 1 или (60/60) х (28/56) = 1/2 (валы V, VIII, IX).
при нарезании резьбы с большим шагом (14—192 мм) передача движения осуществляется через звено увеличения шага, В этом случае блок колес 15—21 на шпинделе занимает правое положение, а колесо 27 на валу IV зацепляется с колесом 28 на валу VIII.
Передаточное отношение цепи от шпинделя до гитары (до вала /X) при сцеплении колес в такой последовательности будет в одном из вариантов таким:
iп = 54/27 х 88/22 х 88/22 х 45/45 х 42/42 = 32
Включение звена увеличения шага из четырех вариантов зацепления колес дает увеличение передаточного отношения от шпинделя до вала VIII в 2; 8 и 32 раза, что соответственно дает увеличение шага нарезаемой резьбы тоже в 2; 8 и 32 раза. В последнем варианте в реверсивном механизме (валы VIII и IX) включаются колеса 32 и 33 с передаточным отношением i = 1/2, поэтому шаг нарезаемой резьбы увеличивается не в 32, а в 16 раз.
Примеры настройки винторезной цепи без коробки подач. Настройку винторезной цепи будем производить только гитарой, выключив коробку подач (замыкаются муфты 98, 99, 101 и размыкается механизм Нортона; см. рис. 9).
Пример 1. Настроить станок 1К62 на нарезание однозаходной метрической резьбы с шагом tH = 1,75 мм.
Шаг ходового винта tB = 12 мм. Примем С = 1, т, е. замкнем колеса 34—35 с i = 1, тогда по уравнению (13)
iг = tH/ tB = 1.75/12 = 7/12 x 1/4 = 35/60 х 20/80
Как видим, на гитаре надо установить две пары зубчатых колес. Проверим условие их сцепляемости, согласно уравнению (151): для первой пары — а + Ь > с + 15; 35 + 60 > > 20 + 15; 95 > 35; для второй пары — с + d > b + 15; 20 + 80 > 60 + 15; 100 > 75.
Как видим, сцепляемость зубчатых колес обеспечена.
Пример 2. Настроить станок 1К62 на нарезание однозаходной дюймовой резьбы 3,5 нитки на 1" (С = 1).
В этом случае
tH = 1"/3,5
Выразим шаги нарезаемой резьбы и ходового винта в одной системе единиц. Так как 1" = 25,4 = 127/5 мм, то
tH = (1 х 127)/(3,5 х 5) мм
Тогда
iг = tH/ tB = (1 х 127)/(3,5 х 5 х 12) = (2 х 127)/(3,5 х 120) = (40 х 127)/(70 х 120) = 120/70 х 40/120.
Проверку сцепляемости зубчатых колес можно сделать аналогично.
Пример 3. Настроить станок 1К62 на нарезание однозаходного червяка модуля 3 мм. Шаг модульной резьбы tH = π*m*z, где m — модуль; z — число заходов червяка. Берем значение π = 22/7
iг = tH/ tB = π*m*z/ tB = (22 х 3 х 1)/(7 х 12) = 11/7 х 1/2 = 55/35 х 20/40
Нарезание многозаходной резьбы. При многозаходной резьбе под шагом tH понимают расстояние между параллельными сторонами профиля двух соседних витков. Поэтому для получения резьбы заданного шага tH механизм должен за 1 оборот заготовки переместить суппорт на величину хода резьбы s = k*tH где к — число заходов нарезаемой резьбы. Такого типа резьбы нарезают на ходовых винтах, многозаходных червяках и других деталях,
В общем случае при к заходах угол между соседними нитками (если смотреть в торец детали) будет:
R = 360°/ к
Многозаходная резьба нарезается двумя способами: после нарезания первой нитки заготовку поворачивают на часть оборота 1/к, предварительно разомкнув винторезную цепь, или, оставляя заготовку неподвижной, перемещают инструмент вместе с резцовыми салазками продольно на величину шага резьбы tH. Затем нарезают следующий заход и т. д.
На станке 1К62 имеется специальное делительное устройство для нарезания многозаходных резьб. Оно состоит из кольца с риской, укрепленного на корпусе передней бабки, и диска с делениями, насаженного на шпиндель и имеющего на периферии 60 делений. После нарезания первого захода шпиндель надо повернуть на число делений, равное 60/к. Это устройство позволяет
нарезать резьбы с числом заходов 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60. На станках, не имеющих делительного приспособления, пользуются поводковой делительной планшайбой.
Пример. Изготовить резьбовой калибр с трехзаходной метрической резьбой с ходом s = 180 мм. Так как шаг резьбы большой, необходимо пользоваться звеном увеличения шага. Примем следующий вариант винторезной цепи (см. рис. 9):
1 об.шт х 54/27 х 88/22 х 88/22 х 45/45 х 28/56 х iг х 12 = s
где 12 — шаг ходового винта. Здесь
iп = 54/27 х 88/22 х 88/22 х 45/45 х 28/56 = 8
Обозначив 1/ iп через С, получим
iг = С х s/tB = 1/8 х 180/12 = 90/48
Настраивая гитару, колесо z = 90 установим на вал IX, а z = 48 — на вал X. Замкнем их промежуточным колесом с любым числом зубьев.
Москва, «Машиностроение», 1973. Под редакцией проф. В.К. Тепинкичиева
Читайте также: Технические характеристики, фотографии и чертежи токарно-винторезного станка 1К62
Полезные ссылки по теме
Каталог справочник токарно-винторезных станков и их аналогов
Схемы и паспорта к токарно-винторезным станкам и оборудованию