В данной статье мы рассмотрим основные узлы токарного станка автомата и полуавтомата. В целом, каждая технологическая операция обработки резанием должна осуществляться с экономически выгодными режимами резания, обеспечивающими максимальную производительность при заданных точности и шероховатости обрабатываемой поверхности. Параметры режимов резания необходимо выбирать, исходя из конкретных условий обработки.
Регулирование режима резания может быть бесступенчатым и ступенчатым. Бесступенчатое регулирование дает возможность устанавливать любую скорость резания и подач в заданных пределах от минимальной до максимальной величины. В качестве электрического бесступенчатого привода применяют тиристорный привод с электродвигателями постоянного тока. Механическое бесступенчатое регулирование осуществляют с помощью различных вариаторов. Ступенчатое регулирование позволяет устанавливать ограниченные частоты вращения или подач, поэтому регулируемый параметр не всегда может быть оптимальным.
Выпускаемые металлорежущие станки, в том числе токарные автоматы и полуавтоматы, удовлетворяют государственным стандартам (главные параметры станков отвечают нормальным, или размерным, рядам). Под размерными, или нормальными рядами понимают группу однотипных станков. Основные узлы токарных станков и их детали унифицированы, но каждый из этих станков предназначен для обработки деталей определенных размеров. Под унификацией понимают использование в разных станках одинаковых узлов и деталей. Особые преимущества дает унификация однотипных станков, выпускаемых одним производством, в качестве размерной характеристики токарных автоматов и полуавтоматов выбран наибольший диаметр обрабатываемой заготовки или прутка, который составляет в стандартном ряде геометрическую прогрессию со знаменателем φ = 1,26 ÷ 1,58 (рис. 1).
Рис. 1. Закономерности размерной характеристики токарных автоматов и полуавтоматов
Несмотря на большое разнообразие конструкций токарных автоматов и полуавтоматов, все они имеют общие основные узлы и механизмы (приводы главных движений, станины, столы и др.) и, кроме того, специальные узлы токарного станка и механизмы, отражающие особенности станка: шпиндельные узлы, кулачковые механизмы, суппорты, распределительные и вспомогательные механизмы поворотно фиксирующие механизмы, загрузочно разгрузочные механизмы и др.
Станина токарного станка
Станина - это основная корпусная деталь автомата (полуавтомата), на которой устанавливают все основные узлы токарного станка. Главное требование, предъявляемое к станине, состоит в том, чтобы расположенные на ней узлы в течение длительного периода работы обеспечивали необходимую жесткость и точность.
Вращающиеся детали станков устанавливают на валах или осях.
Вал токарного станка
Вал - это деталь, предназначенная для передачи крутящего момента и для поддержания вращающихся деталей станков. Как правило, при работе вал испытывает изгиб и кручение.
Ось предназначена для поддержания посаженных на нее деталей; она не передает крутящего момента. Оси могут быть неподвижными или вращаться вместе с насаженными на них деталями.
Подшипники токарных станков
Подшипники, как один из основных узлов токарного станка, являются опорами валов и вращающихся осей. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на корпус станка. По виду трения подшипники делят на подшипники качения и подшипники скольжения.
Подшипники качения представляют собой узел станка, состоящий из тел качения - шариков или роликов, расположенных между кольцами и удерживаемых на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором.
Подшипники качения - основной вид опор в станках, поэтому они стандартизованы, и их изготовляют в массовом производстве. К числу достоинств подшипников качения следует отнести: малую стоимость; небольшие потери на трение и незначительный нагрев; малый расход смазки. К недостаткам подшипников качения относятся: высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам; сравнительно большие радиальные размеры и шум при больших частотах вращения. Подшипники качения делят на радиальные, упорные, радиально-упорные, сферические с шариками, роликовые с цилиндрическими роликами, двухрядные сферические с бочкообразными роликами, роликовые с игольчатыми роликами, роликовые с коническими роликами и др.
Главным элементом подшипника скольжения является вкладыш, который устанавливают в корпусе подшипника или непосредственно в корпусной детали станка. В большинстве случаев подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. Подшипники скольжения могут быть разъемными и неразъемными. В автоматах и полуавтоматах подшипники скольжения применяют значительно реже, чем подшипники качения. Они надежно работают в быстроходных передачах, лучше воспринимают ударные и вибрационные нагрузки, бесшумны и имеют сравнительно малые радиальные размеры.
Шпиндельный узел токарного станка
Часть механизма главного движения представляет собой один из сложных основных узлов токарного станка, называемый шпиндельным блоком и шпиндельной бабкой, так как в нем (в ней) расположен один или несколько шпинделей. Шпиндель автомата или полуавтомата - одна из наиболее ответственных деталей станка. От конструкции шпинделя и его опор зависят точность размеров и форма обрабатываемых деталей, а также шероховатость их поверхностей. Поэтому не случайно говорят, что точность вращения шпинделей станков в значительной степени определяет выходную точность обработки. К шпинделям токарных автоматов и полуавтоматов предъявляют высокие требования по жесткости, виброустойчивости, прочности и износостойкости трущихся поверхностей. Шпиндель устанавливают в подшипниках, смонтированных в корпусе шпиндельной бабки или шпиндельного блока.
Опоры шпинделей должны обеспечивать:
- точное сохранение положения оси вращения шпинделя;
- минимальное перемещение шпинделя под нагрузкой как в радиальном, так и в осевом направлении;
- легкую, надежную регулировку; отсутствие вибраций во время работы;
- надежную защиту подшипников от попадания в них металлической пыли, грязи, охлаждающей жидкости и т. п.
Конструкции шпиндельных узлов токарных станков автоматов и полуавтоматов усложняются тем, что внутри шпинделя располагаются подающие и зажимные устройства заготовок.
