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 характеристики

Выбирая токарно-револьверный станок мини, многошпиндельный или одношпиндельный следует уделить внимание на следующие характеристики:

1. Класс точности. Для определения возможности применения той или иной модели станка для получения заготовок учитывается то, какой класс точности может быть достигнут. Большинство моделей имеет класс точности Н.
2. Наибольшие показатели размеров заготовки (длина и диаметр), а также размещения узлов относительно друг друга.
3. Из какого материала изготовлена заготовка. Как правило, может обрабатываться углеродистая, легированная сталь, чугун или другие сплавы. С учетом материала выбирается инструмент и режимы резания.
4. Максимальное количество оборотов в минуту. Деталь с определенными параметрами шероховатости и точности размеров можно получить только при раскручивании заготовок до определенной скорости. При этом следует учитывать количество передач.
5. В описание производители также заносят информацию о том, с какой скоростью могут перемещаться отдельные узлы при быстрой подаче. Кроме этого есть и рабочая подача, которая также имеет определенную скорость.
6. Мощность установленного мотора и их количество. Малогабаритный станок оснащается моторами меньшей мощности, так как заготовки имеют небольшие размеры и за один проход снимается меньше металла. Серийный метод производства определяет то, что устанавливаемые моторы должны выдерживать длительную работу.
7. Габаритные размеры оборудования, а также его вес. Мини станок проще установить, так как нет необходимости в проведении предварительной подготовки основания. Крупногабаритное оборудование требует тщательной подготовки основания.

Стоит учитывать, что кинематическая схема токарно-револьверного станка также может существенно отличаться. Старые модели созданы так, что для нарезания определенной резьбы приходится проводить установку определенных сменных колес. Для наладки можно использовать чертеж токарно-револьверного станка.

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.

Какие работы может выполнять

Станки, в наличии которых есть функция ЧПУ, могут выполнять работы по многим видам токарной обработки: колец, валиков, ступенчатых болтов, втулок.

Многие манипуляции будут включать в себя нарезание при помощи специальных метчиков и головок внутренней и наружной резьбы.

А также надрезание и выравнивание торцов, обтачивание заготовки до цилиндрической формы, прокачивание листовых заготовок.

Агрегаты с программой ЧПУ и без управления будут иметь ходовой винт, который с помощью гребёнок и дополнительных резцов может выполнять разнообразные резьбы.

Когда изготовление деталей поставлено на поток (серийное производство), специалисты часто прибегают к помощи резьбонарезной головки. Такие головки имеют круглые гребёнки тангенциальной или радиальной формы. Наиболее высокая точность выполнения работ будет достигнута при использовании круглых гребёнок.

Для выполнения резьбы величина реза головки может быть от М5 до M65. Когда резьбы выполняются плашками или метчиками, то в их конструкции будут присутствовать специальные державки. Во время хода суппорта они будут помогать ввинчивать метчик либо плашку с помощью свободного передвижения по оси.

На станках револьверного типа также можно подвергать обработке фасонные поверхности. Для выполнения таких работу необходима установка криволинейного шаблона (станковое лекало) вместо копировальной линейки. Возможна обработка поверхности специфическими резцами, которые называется фасонными.

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 станков токарно-револьверной группы

Как обычные модели станков токарно-револьверной группы, так и устройства, оснащенные системой ЧПУ, отличаются высокой производительностью, которая достигается за счет ряда факторов.

• Данные станки оснащаются скоростными механизмами, отвечающими за фиксацию заготовки и ее подачу.
• Обработка осуществляется за счет эффективного комбинирования работы двух суппортов – поперечного и револьверного.
• Все рабочие приспособления станка оперативно заменяются.
• Станки оснащаются многорезцовыми державками, а для обработки применяются инструменты комбинированного типа.

Конечно, для того чтобы обработка на токарно-револьверных станках отличалась высокой производительностью, необходимо правильно выполнить настройку всех параметров их работы. К таким параметрам, в частности, относятся:

• перечень рабочих инструментов и их установка на оборудовании в правильной технологической последовательности;
• регулировка положения установленных инструментов и рабочих приспособлений в радиальном и осевом направлениях;
• квалифицированная установка упоров, ограничивающих продольные и поперечные подачи.

Большинство токарно-револьверных станков, в частности хорошо знакомая специалистам модель 1341 и ее модификация 1К341, оснащены командоаппаратами, которые обеспечивают автоматическое переключение режимов вращения шпинделя и подач. Использование таких устройств позволяет значительно сократить время выполнения вспомогательных технологических операций.

Модели станков данной группы, на которых для фиксации детали установлен патрон, могут использоваться для обработки заготовок, сечение которых находится в интервале 16–63 см. Основными характеристиками агрегатов, на которых обрабатывают прутковые детали, являются:

• максимальная длина обработки, зависящая от наибольшего расстояния, на которое способна перемещаться рабочая головка;
• наибольшее сечение детали, которая может обрабатываться над суппортом или над станиной;
• максимальное расстояние, на котором может быть расположен передний край рабочей головки от переднего края шпиндельного узла.

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.

Категории токарных станков револьверной группы

Токарно-револьверные станки от отечественных производителей классифицируются по двум основным параметрам.

• По типу обрабатываемых деталей такие устройства подразделяются на модели для прутковых или патронных работ.
• По расположению оси, в которой находится револьверная головка, станки делят на горизонтальные, вертикальные и наклонные.

Токарные станки револьверной группы могут быть оснащены планшайбами, трех- или четырехкулачковыми патронами, приводимыми в действие при помощи ручного или гидравлического привода, что дает возможность выполнять обработку заготовок, отличающихся значительными размерами. Это могут быть заготовки, которые были предварительно получены при помощи ковки, штамповки или литья.

Виды револьверных головок

Отдельную категорию составляют станки револьверной группы, на которых обрабатывают прутковые заготовки. Отверстие в шпинделе таких моделей имеет небольшой диаметр, а их дополнительным оснащением является механизм, обеспечивающий подачу и фиксацию заготовки-прутка. При необходимости на таких станках (если оснастить их обычным патроном) обрабатывают кованые, литые и штампованные детали.

В зависимости от расположения оси рабочей головки в станке может быть различное количество суппортов. Так, если ось рабочей головки расположена в горизонтальной плоскости, то на таком станке устанавливается только суппорт револьверного типа, способный совершать круговые движения и продольную подачу. Если ось рабочей головки токарно-револьверного станка располагается в вертикальной и наклонной плоскости, на нем может быть два суппорта – револьверный и поперечный. При этом на последнем устанавливаются два резцедержателя – передний и задний, – в которых фиксируется одновременно до шести рабочих инструментов. На другом суппорте находится револьверная головка.

Наклонная револьверная головка

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.

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.

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.

Основные конструктивные особенности

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из основных конструктивных узлов, которые являются типовыми элементами. К ним относятся:

• суппорт;
• станина;
• упорная и шпиндельная бабки;
• электрическое оборудование;
• ходовой вал;
• гитары шестерен;
• коробка, которая обеспечивает выбор и смену подач;
• ходовой винт – именно эта деталь отличает токарно-винторезный от стандартного токарного станка.

В зависимости от некоторых особенностей может различаться точность станка. Поэтому универсальное оборудование может быть как класса точности Н, так и повышенного – П.

Передние и задние бабки

У передней или шпиндельной бабки есть основная роль – фиксировать заготовку в обработке и передавать вращение заготовке от электрического двигателя.

Внутри корпусной части бабки расположен шпиндель. На корпусе станка снаружи монтируется рукоятка регулировки скорости. Задняя бабка или упорная необходима для фиксации заготовки.

Суппорт

Суппорт предназначен для того, чтобы перемещать резцедержатель с резцом в продольном, поперечном направлении по отношению к оси станка. Нижняя часть суппорта именуется салазками или кареткой.

Спустя определенное время работы станка суппорт будет нуждаться в регулировке, поскольку, в противном случае снизится скорость обработки. Регулировка от зазоров заключается в подтягивании клиновой планки.

По сравнению с другими деталями суппорт имеет большие размеры. Выбор резцедержателя определяется классом станка. Для крупногабаритного оборудования обязательно закреплять резцы дополнительно четырьмя винтами.

Коробка скоростей

Это основная часть привода шпинделя. Она осуществляет передачу энергии двигателя остальным частям станка. Еще одна функция – изменение частоты вращения шпинделя и скорости работы всего станка.

Коробка встраивается в корпус бабки шпинделя или в отдельном корпусном блоке. Изменение скорости может происходить бесступенчатым или ступенчатым способом. В стандартную коробку передач входят следующие составляющие:

• система зубчатых передач;
• клиноременная передача;
• реверсивный электродвигатель;
• электромагнитная муфта с системой торможения;
• рукоять для переключения скоростей.

Работает коробка скоростей за счет шестерен.

Шпиндель

Это основная часть станка, которая сделана в виде вала с конусным отверстием для закрепления заготовок. Чтобы деталь имела высокую прочность и долговечность, ее изготавливают из высокопрочной стали.

В классическом варианте шпиндель сделан на высокоточных подшипниках качения. На опоре детали установлено специальное кольцо, которое обеспечивает точность работы станка.

На торце конструкции расположено коническое отверстие. Полость шпинделю необходима, чтобы установить пруток, помогающий при необходимости выбивать центр из посадочного места.

Непосредственно прочность и долговечность шпинделя зависит от имеющихся там подшипников.

Станина

Это основная часть станка, которая выполнена с помощью чугунного литья. К ней прикреплены все наиболее важные детали и элементы данной конструкции.

Сама станина состоит из двух стальных балок. Балки, в свою очередь, соединены между собой ребрами жесткости. У каждой из балок – соединение к двум направляющим.

Направляющие с обоих сторон относятся к призматической группе. Направляющая плоской формы расположена внутри с левой стороны.

Нарезание резьбы

Нарезать резьбу при помощи токарно-винторезного станка можно несколькими способами. Для этого используется плашка, метчик, резец и другие виды инструмента.

С их помощью есть возможность нарезать внутреннюю и внешнюю резьбу

При использовании резца важно соблюдать полностью технологию. Она включает:

• правильную заточку резца;
• аккуратную настройку режимов работы станка;
• при помощи шаблона правильная установка резца по центру детали;
• замер полученных размеров калибрами или шаблонами.

В такой работе недопустим брак в виде заострений, рваных нитей, задир и дробления.

Электрический блок управления

В стандартный блок управления токарно-винторезным станком входит сразу несколько рукояток и кнопок:

• рукоятка для настройки количества оборотов;
• система управления для установки параметров резцовой поверхности;
• рукоятки для управления суппортом.

Станок с ЧСПУ обладает более сложным устройством, но при этом может работать без участия оператора на промежуточных этапах.

Фартук

В фартуке токарно-винторезного станка расположены механизмы, которые преобразуют вращательное движение ходового винта и ходового вала в поступательное движение суппорта.

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.

Конструкция и принцип работы

В общем случае токарно-револьверный станок (рис. 3) состоит из станины (1), на которой закреплены основные узлы. Коробка скоростей (2) служит для изменения частоты вращения шпинделя или механизма зажима и подачи прутка (3). Оснащение станка шпинделем или механизмом подачи прутка зависит от специфики его работы. Если в качестве сырья для обработки используется металлический пруток, то станок оснащается механизмом подачи. Если же обрабатываемая деталь представляет собой поковку или отливку, то устанавливается стандартный для этой группы металлорежущих станков шпиндель.

Для изменения скорости продвижения прутка к револьверному суппорту (7) имеется коробка подач (4). Для расширения технологических возможностей токарно-револьверные станки часто оснащаются дополнительными устройствами. Представленный в качестве образца для рассмотрения станок имеет дополнительно резьбонарезное (5) и копировальное (6) устройство. Резьбонарезное устройство служит для создания резьбы по заданным параметрам. Копировальное устройство предназначено для создания поверхности на обрабатываемой заготовке по образцу. Управляется револьверная головка фартуком (8) и барабаном упоров (9).

Имеется насосная станция (10), которая создает давление для работы гидравлических приводов. В охлаждающем устройстве (11) происходит снижение температуры рабочей жидкости. Редуктор (13) служит для понижения рабочих скоростей станка. Упор барабана (12) отключает подачу в нужный момент. Стойка (14) необходима для поддержки прутка, подаваемого в работу.

Рисунок 3. Токарно-револьверный станок для работы с прутком.

Рисунок 3. Токарно-револьверный станок для работы с прутком.

Последнее время все большим спросом, несмотря на высокую стоимость, пользуются модифицированные токарно-револьверные станки с расширенными технологическими возможностями и числовым программным управлением. Такие станки обладают высокой производительностью и точностью изготовления деталей. Здесь работа оператора сводится к загрузке по мере необходимости прутка, контролю над работой станка и приемку готовых изделий.

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.

Это интересно: Сверло для керамической плитки: виды, правила работы со сверлами для кафеля

Некоторые особенности работы револьверных агрегатов

Высокая производительность револьверных станков и их широкий спектр применения достигается следующими особенностями:

• все агрегаты оборудуются особым скоростным механизмом. Он предназначен для фиксирования обрабатываемой детали и ее подачу в нужном направлении;
• эффективность работы обеспечивается наличием двух суппортов, чего нет в другом оборудовании;
• все элементы станка заменимы, а при необходимости без каких-либо трудностей можно выполнить ремонт;
• для обработки деталей используются различные инструменты в соответствии с потребностями пользователя. Это позволяет без трудностей выполнить все требуемые технологией операции.

Станки револьверного типа отличаются особой конструкцией и принципом работы от другого подобного оборудования. Но чтобы достигнуть всего этого, следует правильно подойти к процессу настройки и запуска в работу таких устройств.