Принцип работы токарно карусельного станка

Для обработки поверхностей конической и цилиндрической формы, для протачивания канавок в металлической детали, для отрезания и обработки поверхностей торцевого типа, а так же для множества других подобных работ, связанных с обработкой поверхности из металла используется такое оборудования как токарно-карусельные станки.

Так же данное оборудование, если использовать всевозможные дополнительные элементы способны вытачивать детали, нарезать резьбы и обрабатывать фасонные детали, к тому же посредством этого оборудования при использовании дополнительных частей можно шлифовать поверхности. Таким образом, данное оборудование является практически незаменимым в предприятиях различного типа. Токарно-карусельные станки используются для обработки достаточно больших деталей, однако высота деталей при этом не должна быть большой.

Устройство и конструктивные особенности токарно карусельных станков

Данное оборудование классифицируется на одностоечные станки и двухстоечные. Планшайба такого станка является горизонтальной, а сам станок имеет вертикальную ось вращения, именно поэтому высота изделия не должна превышать допустимых размеров.

Одностоечные токарно-карусельные станки имеют планшайбу или иными словами рабочий стол, диаметр которого не превышает тысячи шестисот миллиметров, двухстоечный станок имеет планшайбу диаметром, который может достигать двадцати пяти тысяч миллиметров. Такие станки, как правило, используются в производствах большого масштаба, например на машиностроительных заводах, и тому подобных предприятиях.

Основными рабочими узлами токарно-карусельного станка являются стол, на который и подается предназначенная для обработки заготовка. Она закрепляется на планшайбе. В оснащении станка имеются две специальные стойки, которые соединены портальным элементом. По этим стойкам происходит перемещение такого элемента, как траверса, оснащенная двумя суппортами. Один из суппортов имеет револьверный тип, он служит для первичной обработки детали,, для подрезки концов детали, для ее сверления и подобных работ. Конструктивно суппорт револьверного типа состоит из специального ползуна, оснащенного револьверной деталью, которая и производит вышеназванные работы.

Второй суппорт предназначается для растачивания поверхностей конической формы, для прорезания отверстий. Так же он выполняет протачивание в деталях внутренних отверстий, так называемых канавок. Его основным элементом является каретка, которая оснащена ползуном с резцом. Сама каретка является поворотной.

Характеристики токарно карусельных станков

В токарно-карусельном станке основное движение выполняет планшайба, которая поворачивается, и поворачивает, таким образом, установленную на ней заготовку и уже второстепенное движение выполняет траверса с установленными на ней рабочими элементами. Траверса начинает двигаться на минимальном от заготовки расстоянии. Вся работа токарно-карусельных станков современной модификации происходит практически дистанционно, посредством управления через пульт или числовое программное управление.

Такое оснащение станков автоматическими устройствами появилось относительно недавно, однако успело зарекомендовать себя с самой выгодной стороны. Особенность современных токарно-карусельных станков является то, что они могут совмещаться с другим вспомогательным оборудованием, таким образом, создавая целую производственную линию.

Работа станка происходит от электрического привода. В систему данного оборудования включается так же коробка скоростей, таким образом, производительность данного устройства может контролироваться и задаваться оператором, стоит лишь уменьшить или прибавить скорость. Стоимость данного оборудования может варьироваться в диапазоне от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов рублей.

Основное назначение токарно-карусельных станков – обработка цилиндрических и конических деталей больших габаритов и массы. Главная особенность конструкции таких станков, которая определила выделение их в отдельную категорию – вертикальное расположение оси вращения шпинделя. Сегодня эти станки практически полностью заменили устаревшие модели лобовых станков.

Устройство токарно-карусельных станков

Существует множество различных модификаций токарно-карусельных станков (рис. 1). Каждая из моделей предназначена для выполнения определенного комплекса операций. Хотя последнее время все большую популярность приобретают универсальные варианты токарно-карусельных станоков.

Рисунок 1. Токарно-карусельный станок.

1 – стойки; 2 – передаточный механизм привода подачи; 3 – коробка перемены скорости вращения; 4 – кожух; 5 – ложемент для монтажа планшайбы; 6 – планшайба; 7 – консоль для передвижения шпинделя; 8 – привод консоли; 9 – правый суппорт; 10 – левый суппорт; 11 – ручной привод управления суппортами; 12 – левая коробка подачи; 13 – правая коробка подачи; 14 – панель управления; 15 – подвесное устройство панели управления; 16 – контрольный прибор мощности; 17 – электрический щит.

В общем случае токарно-карусельные танки способны производить следующие виды обработки металлов:

• обтачивание наружных и внутренних поверхностей заготовок цилиндрической или конической формы;
• сверление отверстий;
• проточка канавок;
• зенкерование и развертывание;
• обтачивание плоских поверхностей;
• нарезка резьбы как метчиками, так и при помощи резца;
• создание фасонных поверхностей;
• отрезка деталей цилиндрической и конической формы от заготовки.

Классификация токарно-карусельных станков

Существует несколько классификационных признаков, по которым подразделяются токарно-карусельные станки. Рассмотрим основные.

1. По назначению:

2. По количеству точек опирания:

• одностоечные – предназначены для обработки заготовок с максимальным диаметром до 2000мм (рис. 2);

Рисунок 2. Одностоечный токарно-карусельный станок.

• двухстоечные – разрабатываются для обработки деталей с диаметром, превышающим 2000мм (рис. 3).

Рисунок 3. Двухстоечный токарно-карусельный станок.

3. По количеству суппортов:

• с одним суппортом;
• с несколькими суппортами;

4. По типу шпиндельной головки:

• с обычной головкой под один резец;
• с револьверной головкой.

5. По типу управления рабочими движениями:

• с ручным управлением;
• с числовым программным управлением.

Также токарно-карусельные станки различаются по следующим критериям:

• мощность приводных электродвигателей;
• частоты вращения шпинделя и планшайбы;
• максимальная высота заготовки, которую способен обработать станок;
• точность обработки заготовок.

Есть множество мелких групп токарно-карусельных станков, которые изготавливаются под заказ для выполнения определенных узкоспециализированных работ. Например, станки для изготовления опорно-поворотных устройств портальных кранов, работающих в крупных морских портах. В них диаметр заготовки может достигать нескольких десятков метров.

Принцип работы токарно-карусельных станков

Сегодня все большее количество токарно-карусельных станков управляется программно. Это позволяет исключить человеческий фактор на влияние качества конечного продукта, а также увеличивает точность и скорость обработки деталей. Станки с ручным управлением применяются, в основном, для совершения простых токарных операций или черновой обработки заготовок.

На столе в держателях планшайбы закрепляется заготовка. Запускается механизм вращения на пониженной скорости для проверки правильности центровки заготовки. Подводится шпиндельная головка, которая перемещается по траверсе. Включается подача смазывающе-охлаждающей жидкости. Резец приводится в рабочее положение. Начинается процесс точения (рис. 4). В зависимости от технических условий выбирается скорость подачи резца и вращения заготовки в планшайбе.

Рисунок 4. Процесс работы токарно-карусельного станка.

Если станок поддерживает сверление отверстий, расположенных равномерно по окружности заготовки на равноудаленном от оси расстоянии, задается диметр и шаг, через который будут просверливаться отверстия.

В случае создания фасонных поверхностей, в шпинделе закрепляется фасонный резец (рис. 5).

Рисунок 5. Фасонные резцы.

Здесь осуществляется четкий контроль над вертикальной подачей, так как в процессе заглубления фасонного резца увеличивается площадь контакта режущей поверхности с заготовкой. В этом случае для исключения перегрева и разрушения резца подача уменьшается.

Возможности токарно-карусельных станков

Токарно-карусельные станки способны осуществлять широкий спектр токарных и сверлильных операций. Однако существуют приспособления, призванные расширить технологические возможности этого типа станков.

При оснащении шпинделя токарно-карусельного станка специальной фрезерной головкой (рис. 6) становится возможным проведение фрезерных операций.

Рисунок 6. Фрезерная головка для токарно-карусельного станка.

Также на токарно-карусельные станки часто ставится шлифовальная головка. Это позволяет провести шлифовку сразу после обработки без использования шлифовального станка (рис. 7). Как правило, шлифовальная головка имеет собственный привод, приводящий в движение абразивный круг. Подача осуществляется приводным механизмом токарно-карусельного станка.

Рисунок 7. Шлифовальная головка.

Также некоторые токарно-карусельные танки оснащаются дополнительным оборудованием, позволяющим осуществлять долбление. В основном такое оборудование используется при создании крупногабаритных зубчатых колес и венцов. Механизм долбления оснащается собственным приводом.

Сегодня тяжелое машиностроение не обходится без токарно-карусельных станков. Поэтому спрос на эти станки всегда был высок. А с учетом того, что сегодня токарно-карусельные станки дооборудуются разнообразными устройствами, происходит расширение их технологически возможностей и спектра выполняемых операций. Поэтому сегодня токарно-карусельные станки частично вытесняет другие металлорежущие станки, которые постепенно приобретают вспомогательную роль в тяжелом машиностроении.

5.1 История развития токарных станков

История относит изобретение токарного станка к 650 гг. до н. э. Станок представлял собой два соосно установленных центра, между которыми зажималась заготовка из дерева, кости или рога. Раб или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму.

Позднее для приведения заготовки в движение применяли лук со слабо натянутой (провисающей) тетивой. Тетиву оборачивали вокруг цилиндрической части заготовки так, чтобы она образовала петлю вокруг заготовки. При движении лука то в одну, то в другую сторону, аналогично движению пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов вокруг своей оси сначала в одну, а затем в другую сторону.

В XIV – XV веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа – упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один – два оборота, а жердь – согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку и заготовка делала те же обороты в другую сторону.

Примерно к 1430 г. вместо очепа стали применять механизм, включающий педаль, шатун и кривошип, получив, таким образом, привод, аналогичный распространенному в XX веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.

В 1500 г. токарный станок уже имел стальные центры и люнет, который мог быть укреплен в любом месте между центрами.

На таких станках обрабатывали довольно сложные детали, представляющие собой тела вращения, – вплоть до шара. Но привод существовавших тогда станков был слишком маломощным для обработки металла, а усилия руки, держащей резец, недостаточными, чтобы снимать большую стружку с заготовки. В результате обработка металла оказывалась малоэффективной. необходимо было заменить руку рабочего специальным механизмом, а мускульную силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

Появление водяного колеса привело к повышению производительности труда, оказав при этом мощное революционизирующее действие на развитие техники. А с середины XIV в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке.

В середине XVI Жак Бессон (умер в 1569 г.) – изобрел токарный станок для нарезки цилиндрических и конических винтов.

В начале XVIII века Андрей Константинович Нартов (1693-1756), механик Петра первого, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. Чтобы по-настоящему понять мировое значение этих изобретений, вернемся к эволюции токарного станка.

В XVII в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше держал в руке токарь. В начале XVIII в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К.Нартова в 1712 г.

К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно. А Нартов не только решил задачу механизации этой операции, но в 1718-1729 гг. сам усовершенствовал схему. Копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром. Таким образом было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено качание системы "копир-заготовка". Поэтому работы над созданием суппорта продолжались. Свой суппорт создали, в частности, тульские механики Алексей Сурнин и Павел Захава. Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи.

Вообще нарезка винтов долго оставалась сложной технической задачей, поскольку требовала высокой точности и мастерства. Механики давно задумывались над тем, как упростить эту операцию. Еще в 1701 году в труде Ш. Плюме описывался способ нарезки винтов с помощью примитивного суппорта. Для этого к заготовке припаивали отрезок винта в качестве хвостовика. Шаг напаиваемого винта должен был быть равен шагу того винта, который нужно было нарезать на заготовке. Затем заготовку устанавливали в простейших разъемных деревянных бабках; передняя бабка поддерживала тело заготовки, а в заднюю вставлялся припаянный винт. При вращении винта деревянное гнездо задней бабки сминалось по форме винта и служило гайкой, вследствие чего вся заготовка перемещалась в сторону передней бабки. Подача на оборот была такова, что позволяла неподвижному резцу резать винт с требуемым шагом. Подобного же рода приспособление было на токарно-винторезном станке 1785 года, который был непосредственным предшественником станка Модсли. Здесь нарезка резьбы, служившая образцом для изготавливаемого винта, наносилась непосредственно на шпиндель, удерживавший заготовку и приводивший ее во вращение. (Шпинделем называют вращающийся вал токарного станка с устройством для зажима обрабатываемой детали.) Это давало возможность делать нарезку на винтах машинным способом: рабочий приводил во вращение заготовку, которая за счет резьбы шпинделя, точно так же как и в приспособлении Плюме, начинала поступательно перемещаться относительно неподвижного резца, который рабочий держал на палке. Таким образом ни изделии получалась резьба, точно соответствующая резьбе шпинделя. Впрочем, точность и прямолинейность обработки зависели здесь исключительно от силы и твердости руки рабочего, направлявшего инструмент. В этом заключалось большое неудобство. Кроме того, резьба на шпинделе была всего 8-10 мм, что позволяло нарезать только очень короткие винты.

Вторая половина XVIII в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.

В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции построил станок, который по своим техническим данным уже походил на универсальный. Он был выполнен из металла, имел мощную станину, два металлических центра, две направляющие V-образной формы, медный суппорт, обеспечивающий механизированное перемещение инструмента в продольном и поперечном направлениях. В то же время в этом станке отсутствовала система зажима заготовки в патроне, хотя это устройство существовало в других конструкциях станков. Здесь предусматривалось крепление заготовки только в центрах. Расстояние между центрами можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на станке Вокансона можно было лишь детали примерно одинаковой длины.

В 1778 г. англичанин Д. Рамедон разработал два типа станков для нарезания резьб. В одном станке вдоль вращаемой заготовки по параллельным направляющим передвигался алмазный режущий инструмент, скорость перемещения которого задавалась вращением эталонного винта. Сменные шестерни позволяли получать резьбы с разным шагом. Второй станок давал возможность изготавливать резьбу с различным шагом на детали большей длины, чем длина эталона. Резец продвигался вдоль заготовки с помощью струны, накручивавшейся на центральную шпонку.

В 1795 г. французский механик Сено изготовил специализированный токарный станок для нарезки винтов. Конструктор предусмотрел сменные шестерни, большой ходовой винт, простой механизированный суппорт. Станок был лишен каких-либо украшений, которыми любили украшать свои изделия мастера прежде.

Накопленный опыт позволил к концу XVIII века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка. В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость унификации некоторых видов деталей и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб.

Одним из учеников и продолжателей дела Модсли был Р. Робертс. Он улучшил токарный станок тем, что расположил ходовой винт перед станиной, добавил зубчатый перебор, ручки управления вынес на переднюю панель станка, что сделало более удобным управление станком. Этот станок работал до 1909 г.

Другой бывший сотрудник Модсли – Д. Клемент создал лоботокарный станок для обработки деталей большого диаметра. Он учел, что при постоянной скорости вращения детали и постоянной скорости подачи по мере движения резца от периферии к центру скорость резания будет падать, и создал систему увеличения скорости.

В 1835 г. Д. Витворт изобрел автоматическую подачу в поперечном направлении, которая была связана с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное совершенствование токарного оборудования.

Следующий этап – автоматизация токарных станков. Здесь пальма первенства принадлежала американцам. В США развитие техники обработки металлов началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины XIХ в. значительно уступали станкам Модсли.

Во второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную деталь на целую без всякой подгонки.

Во второй половине XIХ в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки – блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики – автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д.

Однако основным достижением американского станкостроения было не развитие традиционного токарного станка, а создание его модификации – револьверного станка. В связи с необходимостью изготовления нового стрелкового оружия (револьверов) С. Фитч в 1845 г. разработал и построил револьверный станок с восемью режущими инструментами в револьверной головке. Быстрота смены инструмента резко повысила производительность станка при изготовлении серийной продукции. Это был серьезный шаг к созданию станков-автоматов.

В деревообработке первые станки-автоматы уже появились: в 1842 г. такой автомат построил К. Випиль, а в 1846 г. Т. Слоан.

Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873 г. Хр. Спенсер

Токарно-карусельный станок

Станки предназначены для токарной обработки деталей больших габаритов. На этих станках можно выполнять: точение и растачивание цилиндрических и конических поверхностей, можно подрезать торцы, прорезать канавки. При оснащении станка дополнительными устройствами на них можно точить фасонные поверхности по копиру. Можно производить фрезерование, шлифование, и нарезание резьбы резцом.
Основные узлы:
Стол . На нём находится планшайба, на которой крепится заготовка. Две стойки . Стойки соединяются порталом. По двум стойкам перемещается траверса. На траверсе находится два суппорта. Правый суппорт – револьверный суппорт. Он состоит из продольной каретки и ползуна (перемещающегося вертикально). На ползуне расположена револьверная головка. В отверстия револьверной головки устанавливается державки с инструментом. Револьверный суппорт используется при подрезании торцов при сверлении отверстий, иногда для обработки наружных поверхностей. Второй суппорт называется расточным суппортом. Он состоит из продольной каретки, на которой устанавливается поворотная часть, на которой есть ползун, на который устанавливается резцедержатель. Расточной суппорт используется при растачивании отверстий, прорезания внутренних канавок и при обработке конических поверхностей. На правой стойке расположен боковой суппорт.

Он состоит из продольной каретки, ползуна и резцедержателя. Он предназначен для обработки наружных поверхностей.
Характерным размером токарно-карусельных станков является диаметр планшайбы. В зависимости от этого размера бывают 1 и 2х стоечные станки Одностоечные станки выпускаются с диаметром планшайбы d ≤2000мм Двухстоечные станки выпускаются с диаметром свыше 2000 мм
Движения в станке:
Главное движение – вращение планшайбы с заготовкой.
Движение подачи – перемещение суппортов
Вспомогательное движение – перемещение траверсы. Это движение нужно для подвода инструмента ближе к заготовке.

Лоботокарный станок Лоботокарный станок предназначен для обработки лобовых, цилиндрических, конических, фасонных поверхностей типа валов, труб или дисков выполненных из чугуна и стали в деталях типа дисков и фланцев. В лоботокарных станках ось вращения детали располагается горизонтально

Токарно-карусельный станок одноступенчатый.

Токарно-карусельный станок двухступенчатый.

Заключение

В ходе прохождения учебной практики на заводе ОАО «ДзержинскХимМаш» мы ознакомились с оборудованием завода, с организацией работы трудящихся, о функциональном назначении каждого из цехов, в том числе была проведена экскурсия по одному из цехов.

Мы ознакомились с особенностями будущей специальности, с технологическими процессами изготовления деталей, сборки узлов и машин (аппаратов); закрепили и расширили знания полученных при изучении ранее дисциплин.

Список используемой литературы

1. Технология машиностроения: учебник для вузов. В 2-х т. Т.1: Основы технологии машиностроения / Под ред. А.М. Дальского. – 2-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. – 360 с.

2. Технология машиностроения: учебник для вузов. В 2-х т. Т.2: Производство машин / Под ред. Г.Н. Мельникова. – 2-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. – 340 с.

3. Справочник инженера технолога в машиностроении. / А.П. Бабичев и др.– Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. – 320 с.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.