Устройство токарных станков. Нарезание резьбы, внутренней и наружной

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Устройство токарных станков. Нарезание резьбы, внутренней и наружной



1. История создания

Токарные станки были известны еще в глубокой древности. Станки того времени и были весьма примитивны. Суппорт еще не был известен, поэтому резец приходилось удерживать во время работы руками, а вращение обрабатываемой детали также сообщалось вручную при помощи веревки. Работа на таком станке требовала большой затраты физической силы и не могла быть производительной.

В 1712 г. впервые в мире русским механиком Андреем Константиновичем Нартовым был создан токарный станок с суппортом, приводившимся в движение механически. Изобретение суппорта освободило руки токаря от необходимости держать резец во время обтачивания детали и ознаменовало собой начало новой эпохи в развитии не только токарных, но и других металлорежущих станков.

Нартов изготовил свой токарный станок с суппортом на 70 лет раньше англичанина Модсли, которому на Западе неверно приписывается изобретение суппорта, и на 70 лет опередил Западную Европу и Америку. После Нартова особенно широко изготовление токарных станков было развито на Тульском и других оружейных заводах. Суппорты этих станков перемещались механически с помощью зубчатых колес и винта с гайкой.

Токарный станок, изготовленный в середине прошлого столетия, по своей конструкции ближе подходит к современным станкам. Он имеет переднюю бабку со ступенчатым шкивом, позволяющим изменять числа оборотов обрабатываемых деталей. Перемещение суппорта осуществляется при помощи ходового винта, гайки, установленной в фартуке, и сменных зубчатых колес.

Позднее на токарных станках со ступенчатошкивным приводом для изменения скорости перемещения суппорта стали применять коробки подач; помимо ходового винта, стали применять и ходовой вал. В начале XX в. с изобретением быстрорежущей стали появляются быстроходные мощные токарные станки, в которых изменение числа оборотов шпинделя осуществляется при помощи зубчатых передач, заключенных в коробке скоростей.

Таким образом, современные токарные станки имеют коробки скоростей для перемены числа оборотов обрабатываемой детали и коробку подач для изменения величины подачи.

• Токарно-винторезный станок с коробкой скоростей

Основные узлы и детали токарно-винторезного станка:

• Станинаявляется опорой для передней и задней бабок, а также служит для перемещения по ней суппорта и задней бабки.

• Передняя бабкаслужит для поддержания обрабатываемой детали и передачи ей вращения.

• Задняя бабкаслужит для поддержания другого конца обрабатываемой детали; используется также для установки сверла, развертки, метчика и других инструментов.

• Суппортпредназначен для перемещения резца, закрепленного в резцедержателе, в продольном, поперечном и наклонном к оси станка направлениях.

• Коробка подач предназначена для передачи вращения ходовому винту или ходовому валу, а также для изменения числа их оборотов. Ходовой винт используется для передачи движения от коробки подач к каретке суппорта только при нарезании резьбы, а ходовой вал - при выполнении всех основных токарных работ.

• Фартук служит для преобразования вращательного движения ходового вала в продольное или поперечное движение суппорта.

2. Устройство токарных станков

• Станина

Все узлы токарного станка монтируются на станине, стоящей на двух тумбах (ножках).

Станина состоит из двух продольных стенок, соединенных для большей жесткости поперечными ребрами, и имеет четыре направляющие, три из которых призматические и одна плоская. На левом конце станины крепят переднюю бабку, а на другом, на внутренней паре направляющих, устанавливают заднюю бабку. Заднюю бабку можно перемещать по направляющим вдоль станины и закреплять в требуемом положении. По двум крайним призматическим направляющим станины перемещается нижняя плита суппорта, называемая кареткой. Направляющие станины должны быть точно обработаны по рабочим плоскостям. Кроме того, направляющиe должны быть строго прямолинейными и взаимно параллельными, так как от этого зависит точность обработки деталей.

• Передняя бабка

Передней бабкой называется часть токарного станка, служащая для поддержания обрабатываемой детали и приведения ее во вращение. В корпусе передней бабки в подшипниках скольжения или качения вращается шпиндель, который передает вращение обрабатываемой детали при помощи кулачкового или поводкового патрона, навертываемого на правый конец шпинделя с резьбой.

На наружной стенке корпуса передней бабки расположены рукоятки коробки скоростей, служащие для переключения числа оборотов шпинделя. Как надо повернуть эти рукоятки, чтобы получить нужное число оборотов шпинделя в минуту, указано на металлической табличке, прикрепленной на наружной стенке передней бабки.

Для предохранения зубчатых колес коробки скоростей от преждевременного износа переключение рукояток нужно производить только после выключения шпинделя, когда его скорость незначительна.

• Шпиндель

Шпиндель является наиболее ответственной частью токарного станка. Он представляет собой стальной пустотелый вал, в коническое отверстие которого вставляют передний центр, а также различные оправки, приспособления и др. Сквозное отверстие в шпинделе служит для пропускания прутка при выполнении прутковой работы, а также для выбивания переднего центра.

На переднем конце шпинделя нарезана точная резьба, на которую можно навернуть патрон или планшайбу, а за резьбой имеется шейка с буртиком для центрирования патрона; у станка А62, кроме того, имеется канавка для предохранителей патрона, предотвращающих его самопроизвольное свертывание при быстром торможении шпинделя.

Шпиндель вращается в подшипниках передней бабки и передает вращение обрабатываемой детали. В токарных станках шпиндели обычно вращаются в подшипниках скольжения, но шпиндели скоростных станков вращаются в подшипниках качения (шариковых и роликовых), обладающих более высокой жесткостью по сравнению с подшипниками скольжения.

Одно из главных условий точной обработки деталей на токарных станках - это правильное вращение шпинделя. Необходимо, чтобы шпиндель под действием нагрузки не имел в подшипниках никакого люфта - ни в осевом, ни в радиальном направлениях - и вместе с тем равномерно, легко вращался. Наличие слабины между шпинделем и подшипниками вызывает биение шпинделя, а это в свою очередь приводит к неточности обработки, дрожанию резца и обрабатываемой детали. Устойчивость шпинделя обеспечивается применением нового типа массивных регулируемых подшипников качения.

Передний подшипник шпинделя. Коническая шейка шпинделя вращается в двухрядном роликовом подшипнике, получающем принудительную смазку от особого насоса, расположенного в коробке скоростей. Внутреннее коническое кольцо роликоподшипника расточено по шейке шпинделя. При регулировании подшипника ослабляют стопорный винт и повертывают гайку, благодаря чему кольцо перемещается вдоль оси. При этом в силу конусности шейки зазор между нею и коническим кольцом изменяется. При повертывании гайки вправо происходит затягивание подшипника, а при повертывании влево - его ослабление. Перемещение кольца производят настолько, чтобы шпиндель с патроном можно было провернуть вручную. После регулирования затягивают стопорный винт, предохраняющий гайку от отвертывания.

Задний подшипник шпинделя. Задний подшипник шпинделя нагружен значительно меньше переднего. Его главное назначение - воспринимать усилия, действующие на шпиндель в осевом направлении.

Задняя шейка шпинделя обычно вращается в коническом роликовом подшипнике. Осевое усилие, действующее на шпиндель справа налево, воспринимается упорным шариковым подшипником, расположенным у задней опоры шпинделя. Если же осевое усилие направлено слева направо, стремясь как бы вытянуть шпиндель из коробки скоростей, то оно воспринимается коническим роликовым подшипником. Этот подшипник служит также опорой в поперечном направлении для заднего конца шпинделя. Регулируется он с помощью гайки таким же образом, как и передний подшипник.

• Задняя бабка

Задняя бабка служит для поддержания правого конца длинных деталей при обработке их в центрах. В ряде случаев она используется также для установки в ней сверл, разверток, метчиков и других инструментов.

Задняя бабка с обычным центром. Корпус задней бабки расположен на плите, лежащей на направляющих станины. В отверстии корпуса может продольно перемещаться пиноль 6 с закрепленной в ней гайкой. С переднего конца пиноль снабжена коническим отверстием, в которое вставляется центр, а иногда хвостовая часть сверла, зенкера или развертки. Перемещение пиноли 6 производится посредством маховичка, вращающего винт; винт при вращении перемещает гайку, а вместе с ней и пиноль. Рукоятка служит для жесткого, закрепления пиноли в корпусе бабки. Посредством винтов можно смещать корпус относительно плиты в поперечном направлении и тем самым смещать ось пиноли задней бабки относительно оси шпинделя. К этому прибегают иногда при точении пологих конусов.

Для обтачивания в центрах деталей разной длины плиту перемещают вместе с корпусом задней бабки вдоль станины и закрепляют в нужном положении. Закрепление бабки на станине производится зажимными болтами или с помощью эксцентрикового зажима и скобы. Рукояткой поворачивают эксцентриковый валик и отпускают или затягивают скобу. Отпустив скобу, передвигают заднюю бабку и, установив ее в нужном положении, снова затягивают скобу.

Чтобы удалить задний центр из конического гнезда пиноли, поворачивают маховичок таким образом, чтобы втянуть пиноль в корпус задней бабки до отказа. В крайнем положении конец винта выталкивает центр.

Задняя бабка со встроенным вращающимся центром. В токарных станках для скоростного резания находят применение задние бабки со встроенным вращающимся центром.

В передней части пиноли расточено отверстие, в котором запрессовывают подшипник с коническими роликами, передний упорный шариковый подшипник и задний шариковый подшипник для втулки. Эта втулка имеет коническое отверстие, в которое вставляют центр. Осевая сила воспринимается упорным шарикоподшипником. Если при помощи стопора соединить втулку с пинолью, втулка вращаться не будет. В этом случае в заднюю бабку можно установить сверло или другой центровой инструмент (зенкер, развертку).

• Механизм подач

Величина и направление подачи резца за один оборот шпинделя бывают различными и зависят от режима обработки изделия. При чистовой обработке резцу сообщают малую подачу, при обдирочной - большую, причем, всегда различную, в зависимости от обрабатываемого материала и других условий резания. При нарезании резьбы резец должен подаваться за один оборот шпинделя на величину ее шага. Обычно суппорт перемещают вдоль станка по направлению к передней бабке, но иногда, по характеру выполняемой работы (нарезание левой резьбы и др.), и обратно. В случае торцовой обработки изделий суппорт подается в поперечном направлении. Для сообщения суппорту указанных подач и направлений движения токарные станки снабжаются механизмами подачи.

Механизм подачи - сложный по устройству. Он состоит из:

• реверсивного механизма, служащего для изменения направления подачи;

• гитары со сменными шестернями, позволяющую непосредственно или совместно с механизмом коробки подач получать большое число различных подач и таким образом нарезать дюймовые или метрические и другие резьбы;

• коробки подач, которая ускоряет переключение и увеличивает число подач;

• ходовые винт и вал, передающие движение суппорту от гитары или коробки подач;

• фартук с механизмами, превращающими вращательное движение ходового винта и вала в поступательное движение резца;

• суппорт, служащий для перемещения закрепленного на нем обычно резца, иногда изделия.

Не во всех станках имеются все перечисленные механизмы. Например, в станках, предназначенных исключительно для нарезания точных резьб, отсутствует коробка подач, подачи здесь изменяют сменой зубчатых колес на гитаре. С другой стороны, на некоторых станках узел подач имеет два реверсирующих механизма: один служит только для изменения направления вращения ходового винта (что требуется, например, для перехода от нарезания правых резьб к нарезанию левых резьб), а другой изменяет направление вращения ходового вала, изменяя таким образом направления продольной или поперечной подачи.

Реверсивные механизмы предназначены для изменения направления движения суппорта при вращении шпинделя в одну и ту же сторону. И называется трензелем. Трензель применяется обычно в простых токарных станках. Он устроен следующим образом. На палец, ввернутый в корпус передней бабки, надеты изогнутый рычаг и шестерня. Вокруг пальца шестерня вращается, а рычаг только поворачивается на некоторый угол и затем замыкается защелкой. Шестерня все время находится в зацеплении с шестерней. Может находиться в трех положениях: при положении I трензель выключен и движение суппорту не передается, при положении II суппорт получает перемещение в одном направлении, а при положении III - в обратном.

Реверсивный механизм, состоящий из конических шестерен и кулачковой муфты, имеет две конические шестерни и кулачки, которые сидят свободно на валике и сцеплены с третьей конической шестерней. На валу между шестернями и сидит на гнездовой (скользящей) шпонке двухсторонняя кулачковая муфта, которую можно с ними попеременно сцеплять или расцеплять. Шестерня получает движение от шпинделя и передает его шестерням. Таким образом, при вращении шпинделя они все время вращаются и передают суппорту движение только в том случае, если одна из них будет сцеплена с кулачковой муфтой. Суппорту при сцеплении кулачковой муфты с шестерней сообщается перемещение в одном направлении, а при сцеплении с шестерней - в обратном.

Другой вид реверсивного механизма, состоит из цилиндрических шестерен. На ведущем валу закреплены неподвижно на шпонках шестерни. На ведомом валу скользит блок шестерен, который может быть сцеплен или с промежуточной шестерней, постоянно сцепленной с шестерней, или с шестерней. Таким образом, при сцеплении шестерни с промежуточной шестерней, ведомый вал получает вращение в одном направлении, а при сцеплении шестерни с шестерней в обратном.

Гитара со сменными шестернями служит для изменения величины подачи суппорта. Шестерни неподвижно посажены на общую втулку надетую свободно на палец, закрепленный в пазу рычага. На выступающем конце ходового винта сидит наглухо шестерня. Некоторые шестерни являются постоянными, а некоторые - сменными. При каждом изменении величины подачи суппорта ставятся другие шестерни в той или иной комбинации. Диаметры сменных шестерен разные, поэтому вновь устанавливаемые шестерни будут между собой или не сцеплены, или одна в другую упираться Зацепление шестерен достигается перемещением их пальца в пазу рычага, а также поворачиванием последнего вокруг оси ходового винта. После регулировки рычаг и его палец накрепко зажимаются.

Почти все стандартные метрические, дюймовые, модульные и питчевые резьбы, а также подачи при обтачивании можно получить двумя парами сменных шестерен при соответствующем переключении рычагов на коробке скоростей и коробке подач.

Обтачивание и нарезание метрических и дюймовых резьб производятся при передаче вращения от коробки скоростей к коробке подач через шестерни z = 42, z = 100 и z=100, а нарезание модульных и питчевых резьб - при передаче через шестерни z = 32, z=100 и z = 97. Сменные шестерни изготовлены в виде блоков: блок 1 шестерен z = 42 и z = 32 и блок 2 шестерен z= 100 и z - 97. Таким образом, при переходе с метрической резьбы на модульную настройка гитары сводится к перевертыванию блоков шестерен 1 и 2 и передвижению до нормального зацепления с шестернями блоков 1 и 2 промежуточной шестерни z = 100.

В корпусе гитары расположен механизм реверсирования подачи при нарезании резьбы. Если рукоятка коробки скоростей установлена на нормальный шаг, то при передаче движения через шестерню z = 38, расположенную справа на валу VIII коробки скоростей, промежуточную шестерню = 38, вращающуюся на валу IX, и шестерню z = 38, сидящую на шлицованном валу X, производится точение и нарезаются правые резьбы, а при передаче движения через шестерню z = 38, расположенную на валу VIII слева, и передвинутую налево по валу X шестерню z = 38 нарезаются левые резьбы.

Шестерню z =38 передвигают по валу X рукояткой. С переключением рукоятки коробки скоростей на увеличенный шаг, а также при прямом соединении ходового винта направление движения суппорта меняется на обратное.

Гитара защищена кожухом с отъемной крышкой для быстрой перестановки сменных шестерен.

Токарно-винторезные станки новейшей конструкции имеют коробки подач, пользование которыми значительно проще и удобнее, чем гитарами; одним поворотом рукояток можно получать необходимые подачи суппорта. Коробки подач состоят из нескольких рядов шестерен. По своему устройству они, так же как и коробки скоростей, сложны, но вместе с этим удобны в управлении.

Наиболее широкое применение находит коробка подач с накидными шестернями. На вал, иногда на ходовой винт, посажены наглухо двенадцать шестерен. На валу, получающем вращение от шпинделя, сидит на скользящей шпонке шестерня. Шестерню, передвигая вдоль вала, можно сцепить через перемещающуюся с ней промежуточную шестерню с любой из двенадцати шестерен, сидящих на валу. Шестерни и посажены между вилками каретки, перемещающейся вместе с ними вдоль вала с помощью выходящей из корпуса коробки рукоятки. В каждом из двенадцати возможных рабочих положений рычаг, а следовательно, и каретку с шестернями, можно закрепить защелкой, которая под действием пружины входит в соответствующее гнездо корпуса коробки. Для большей устойчивости во время работы каретка своим рычагом опирается на один из пазов в стенке корпуса коробки. Сзади передней бабки, между коробкой подач и шпинделем, ставится гитара, с помощью которой можно увеличить число подач коробки в несколько раз.

Сравнительно часто применяются коробки подач с передвижной шпонкой. На валике, получающем вращение от последней из сменных шестерен гитары через шестерню, жестко посажены четыре разного диаметра шестерни. Эти шестерни постоянно сцеплены с шестернями свободно надетыми на валик. Перемещением шпонки но канавке валика, один конец которой под действием прикрепленной к ней пружины поднимается кверху, можно произвести достаточно жесткое соединение валика с одной из сидящих на нем четырех шестерен. Перемещение шпонки осуществляется при помощи выступающего из валика стержня. При перемещении шпонка, преодолевая сопротивление пружины, утопает в канавку валика, во время же работы пружина удерживает шпонку в канавке шестерни.

Таким образом, движение будет передаваться от валика через одну из его шестерен к шестерне, соединенной шпонкой с валиком, от которого движение передается дальше ведущему валику коробки с накидными шестернями.

Так как рассмотренная коробка имеет четыре подачи, то она увеличит имеющееся число подач коробки с накидными шестернями, равное двенадцати, в четыре раза. Следовательно, всего можно получить 48 разных подач.

На стенке коробки подач обычно имеется табличка, указывающая, какие именно подачи или какие шаги резьб получаются при каждом из десяти положений рычага при определенном подборе «венных колес гитары.

• Суппорт

Суппорт токарного станка предназначен для перемещения резцедержателя с резцом в продольном, поперечном и наклонном к оси станка направлениях. Резцу можно сообщить движение вдоль и поперек станины как механически, так и вручную.

Рис. 2. Суппорт

Нижняя плита суппорта, называемая кареткой или продольными салазками, перемещается по направляющим станины механически или вручную, и резец движется в продольном направлении. На верхней поверхности каретки имеются поперечные направляющие в форме ласточкина хвоста, расположенные перпендикулярно к направляющим станины. На направляющих перемещается нижняя поперечная часть - поперечные салазки суппорта, посредством которых резец получает движение, перпендикулярное к оси шпинделя.

На верхней поверхности поперечных салазок расположена поворотная часть суппорта. Отвернув гайки, можно повернуть эту часть суппорта под нужным углом относительно направляющих станины, после чего гайки нужно завернуть.

На верхней поверхности поворотной части расположены направляющие в форме ласточкина хвоста, по которым при вращении рукоятки перемещается верхняя часть - верхние салазки суппорта.

Регулировка суппорта. После некоторого срока работы станка, когда на боковых поверхностях ласточкина хвоста появляется зазор, точность работы станка снижается. Для уменьшения этого зазора до нормальной величины необходимо подтянуть имеющуюся для этих целей клиновую планку.

Излишний зазор, возникающий после некоторого периода работы между гайкой и поперечным ходовым винтом, следует также уменьшить до нормальной величины.

Гайка, охватывающая поперечный винт, состоит из двух половинок. Для уменьшения зазора между гайкой и винтом до нормальной величины необходимо проделать следующее. Отвернуть слегка винты, при помощи которых обе половины гайки привинчены к нижней части суппорта, затем посредством винта сдвинуть вверх односторонний клин, при этом обе половины гайки раздвинутся, и зазор между поперечным винтом и гайкой уменьшится. Отрегулировав зазор, нужно снова затянуть винты, крепящие обе половины гайки.

Резцедержатели. На верхней части суппорта устанавливают резцедержатель для закрепления резцов. Резцедержатели бывают различных конструкций.



• Резцедержатели

На легких станках применяется одноместный резцедержатель. Он представляет собой цилиндрический корпус, в прорезь которого вставляют резец и закрепляют болтом. Резец опирается на подкладку, нижняя сферическая поверхность которой соприкасается с такой же поверхностью кольца. Такое устройство позволяет наклонять подкладку с резцом и устанавливать его режущую кромку по высоте центров. Нижняя часть резцедержателя, имеющая Т-образную форму, вставляется в паз верхней части суппорта. Закрепление резца в резцедержателе данного типа производится быстро, однако недостаточно прочно, поэтому такой резцедержатель применяют главным образом для мелких работ.

В резцедержателе, снабженном Т-образным сухарем, резец закрепляется на верхней части суппорта гайкой более прочно. Для регулирования положения режущей кромки резца по высоте в резцедержателе имеется подкладка, нижняя сферическая поверхность которой опирается на такую же поверхность колодки резцедержателя. Закрепляют резец двумя болтами. Резцедержатель этого типа применяется как на малых, так и на больших станках.

На больших токарных станках применяются одноместные резцедержатели. В этом случае резец устанавливают на плоскость верхней части суппорта и закрепляют планкой, затягивая гайку. Для предохранения болта от изгиба планка поддерживается винтом, опирающимся на башмак. При отвертывании гайки пружина приподнимает планку.

Чаще всего на токарно-винторезных станках средних размеров применяют четырехгранные поворотные резцовые головки.

Резцовая головка (резцедержатель) устанавливается на верхней части суппорта; в резцедержателе можно закрепить винтами четыре резца одновременно. Работать можно любым из установленных резцов. Для этого нужно повернуть головку и поставить требуемый резец в рабочее положение. Перед поворотом головки необходимо ее открепить, повернув рукоятку, связанную с гайкой, сидящей на винте. После каждого поворота головку нужно снова зажать с помощью той же рукоятки.

• Фартук

К нижней поверхности каретки прикреплен фартук - так называется часть станка, в которой заключены механизмы для продольного и поперечного перемещений резца (подачи) и механизмы управления подачи. Эти перемещения могут совершаться вручную или механически.

Поперечная подача резца производится перемещением нижней части суппорта. Для этого рукояткой вращают винт, гайка которого скреплена с нижней частью суппорта.

Маховичок служит для сообщения суппорту вручную продольной подачи по направляющим станины. Для более точного механического перемещения суппорта пользуются ходовым винтом. Винт приводится во вращение от коробки подач. По нему перемещается разъемная гайка, установленная в фартуке суппорта и называемая маточной. При нарезании резьбы резцом обе половины гайки сближают при помощи рукоятки; они захватывают нарезку винта так, что при его вращении фартук, а вместе с.ним и суппорт, получают продольное перемещение.

Механизм для сдвигания и раздвигания половин разъемной гайки устроен следующим образом. На валике рукоятки закреплен диск с двумя спиральными прорезями, в которые входят пальцы нижней и верхней половин гайки. При повороте диска прорези заставляют пальцы, а следовательно, и половины гайки сближаться или расходиться. Половины гайки скользят по направляющим фартука, имеющим форму ласточкина хвоста.

При всех токарных работах, кроме нарезания резьбы резцом, продольная подача осуществляется при помощи жестко скрепленной со станиной зубчатой рейки и катящегося по ней зубчатого колеса, установленного в фартуке. Это колесо получает вращение либо вручную, либо от ходового вала.

На токарном станке нельзя включать механизм продольной подачи от ходового вала одновременно с замыканием маточной гайки на ходовом винте: это ведет к неизбежной поломке механизма фартука или коробки подачи. Для предотвращения таких неправильных включений на станке имеется специальный механизм, называемый механизмом блокировки.

3. Токарно-винторезный станок

Токарно-винторезные станки являются самым распространенным типом токарных станков и один из самых эффективных видов металлорежущих станков. Благодаря именно данному типу станков, становится возможным производство таких изделий как гильзы, шпиндели и многих других, всех и не перечесть.

На этих станках обрабатываются заготовки из цветных и черных металлов, а широкий круг выполняемых задач, делает токарно-винторезные станки, крайне популярным видом оборудования. Их можно встретить как на крупных, так и на средних, или даже мелких производственных предприятиях. Гарантируя высокую точность конечных изделий, эти механизмы способны производить много типов токарных работ.

В качестве материалов для производства режущего элемента, используются композитные материалы. Их характерной чертой является крайне высокая износостойкость. Стоит отметить, что для разных видов работ, применяются резцы различных форм. Так, например, для нарезания резьбы, используются плашки и метчики. Для выполнения отверстий, используют развертки зенкеры и сверла.

Несомненно, главное предназначение токарных станков заключается в точении (обработке) торцовых поверхностей. Это могут быть как наружные, так и внутренние тела вращения. Также, возможно изготовление резьбы любого типа.

В зависимости от того, в каком положении находится шпиндель, который фиксирует заготовку, токарно-винторезные станки делятся на горизонтальные и вертикальные.

Главным параметром токарно-винторезного станка есть большой диаметр D обрабатываемой детали над станиной. Другим, немаловажным, параметром токарного станка есть большой отрезок между его центрами, посредством которого определяется максимальная длина обрабатываемой заготовки. В основном для тяжелых токарных станков максимальное расстояние между центрами не определено. Очень важным размером станка есть также, максимальный диаметр обрабатываемой детали над суппортом D.

Кроме данных основных параметров токарно-винторезных станков, ГОСТ 440-57 определяет максимальный допустимый вес станка, максимальное число оборотов шпинделя, размер центра шпинделя (номер метрического конуса или конуса Морзе), максимальный диаметр прутка, который проходит сквозь отверстие шпинделя, максимальную высоту резца.

Токарно-винторезные станки - это самые универсальные станки токарной группы. Они также, как и настольные токарные станки применяются для обработки разнообразных деталей, ограниченных поверхностями вращения, для нарезания резьб и применяются чаще всего при единичном (индивидуальном) и мелкосерийном типах производства и на ремонтных работах. Станки токарные с ЧПУ главным образом используются для крупносерийного производства. Токарно-винторезные станки обладают в основном однотипной компоновкой.

Главными узлами токарно-винторезного станка являются:

• суппорт - используется для закрепления режущего инструмента и передачи ему движений подачи.

• шпиндельная (передняя) бабка, в которой располагаются шпиндель, коробка скоростей и другие элементы

• фартук, в котором вращение валика или винта превращается в поступательное движение суппорта с инструментами;

• коробка подач, которая передает с требуемым соответствием движение от шпинделя к суппорту (посредством ходового винта при выполнении резьбы или ходового валика при обработке других плоскостей);

• в пиноли задней бабки может быть расположен стержневой инструмент (сверло, развертка и т.п.) для обработки центрального отверстия в детали, которая закреплена в патроне или центр для страховки детали;

• станина, на которой располагаются все механизмы станка;

Нарезание резьбы

Нарезанием резьбы называется её образование снятием стружки (а также пластическим деформированием) на наружных или внутренних поверхностях заготовок деталей.

Резьба бывает наружной и внутренней. Деталь (стержень) с наружной резьбой называется винтом, а с внутренней - гайкой. Эти резьбы изготавливаются на станках или вручную.

Резьбы на деталях получают на сверлильных, резьбонарезных и токарных станках, а также накатыванием, т.е. методом пластических деформаций. Инструментом для накатывания резьбы служат накатные плашки, накатные ролики и накатные головки. Иногда резьбу нарезают вручную.

Внутреннюю резьбу нарезают метчиками, наружную - плашками, прогонками и другими инструментами.

Метчики делят:

• по назначению - на ручные, машинно-ручные и машинные;

• в зависимости от профиля нарезаемой резьбы - для метрической, дюймовой и трубной резьб;

• по конструкции - на цельные, сборные (регулируемые и самовыключающиеся) и специальные.

Для нарезания внутренней резьбы, применяют различного вида метчики, а для наружной резьбы применяют плашки различных видов.

Смазка, предложенная Г.Д. Петровым, даёт возможность получения высококачественной резьбы с наименьшими затратами труда. Она имеет следующий состав (%):

• олеиновая кислота - 78,

• стеариновая кислота - 17,

• сера тонкого полома - 5.

Инструментом, смазанным этой пастой, легко нарезается резьба в отверстиях деталей, подвергнутых закалке до HRC 38…42.

Наружную резьбу нарезают плашками вручную и на станках. В зависимости от конструкции плашки подразделяют на:

• круглые,

• накатные,

• раздвижные (призматические).

Наиболее часто встречаются при резьбонарезании дефекты, различных видов (рваная, тугая, ослабленная, тупая, срыв резьбы и т.д.).

• Нарезание наружной резьбы

Резьба представляет собой винтовую канавку, образованную на деталях вращения. Широко применяется для соединения деталей между собой (крепежная) и для передачи движения (как, например, в ходовом винте токарного станка или тисков).

В резьбовых соединениях применяют болты, шпильки и винты. Болт - цилиндрический стержень с головкой на одном конце и с резьбой на другом (рис а). Шпилька - цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах. Один конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а на другой конец устанавливают скрепляемую деталь и навинчивают гайку (рис б). Винт - цилиндрический стержень с резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей и головкой различных форм (рис в).

Резьбовые соединения

Основные элементы резьбы: угол подъема винтовой линии, шаг резьбы, угол профиля у, наружный и внутренний диаметры. В зависимости от назначения резьбового соединения применяются разные типы резьб.

По направлению витков резьба бывает правой и левой. Чаще всего нарезают правую резьбу.

Резьба



Для нарезания наружной крепежной резьбы используют специальный инструмент - плашки. Они бывают круглые, резьбонакатные и раздвижные.

Плашки

Круглая плашка выполнена в виде гайки из закаленной стали. Резьбу плашки пересекают сквозные продольные отверстия. Образовавшиеся режущие кромки в форме клина и канавки обеспечивают резание заготовки и одновременный выход стружки. Для того чтобы торец стержня (заготовки) лучше входил в плашку с торцевых сторон, ее резьба имеет меньшую высоту профиля. Это так называемая заборная часть. Круглые плашки в соответствии со стандартом предусмотрены для нарезания метрической резьбы диаметром от 1 до 76 мм. Их закладывают в гнезда плашкодержателя и фиксируют там шпильками (или болтами) со шлицем для отвертки.

Плашка со специальными вырезами крепится в плашкодержателе или в воротке тремя или четырьмя винтами в зависимости от ее размеров и условий эксплуатации. Один или два винта служат для закрепления, остальные винты - для закрепления и сжатия плашки при регулировании ее размера после прорезания перемычки. Разжимается плашка с помощью винта.

В корпусе резьбонакатной плашки установлены накатные регулируемые ролики с резьбой. Металл заготовки не режется, а выдавливается. За счет этого поверхность резьбы получается более чистой, а сама резьба - более качественной и точной.

Раздвижные призматические плашки состоят из двух раздвигающихся и отодвигающихся полуплашек. Определенный интерес представляет вороток для установки и крепления плашек с дополнительным направляющим кольцом, которое помогает выдерживать направление на цилиндрических заготовках (стержней, толкателей пресс-форм и винтов, съемников штампов). Дополнительное устройство можно использовать в обычных воротках.

Во внутренней части обоймы воротка имеется обработанное квадратное окно со вставленными призматическими плашками. На боковой стороне обоймы установлен винт, прижимающий плашки во время работы, а с боковых сторон обоймы в корпус ввернуты две ручки для захвата руками. В нижней части обоймы установлена шайба, закрепленная винтами, и два направляющих штифта, по которым перемещается кольцо.

Для того, чтобы нарезать резьбу плашкой на стержне, надо сначала узнать наружный диаметр резьбы и ее шаг. Эти данные обозначены на плашке. Затем по таблице определить диаметр стержня для этой резьбы и выбрать заготовку.

Табл.1 Определение диаметра стержня для резьбы

Диаметр резьбы	Шаг (Р)	Диаметр стержня
		Наименьший	Наибольший
М5	0,75	4,8	4,8
М6	1	5,8	5,8
М8	1,25	7,8	7,9
М10	1,5	9,75	9,85
М12	1,75	11,76	11,88

При этом надо обязательно учитывать, что, когда нарезают резьбу, металл, особенно медь, мягкая сталь, «тянется». В результате этого диаметр стержня немного увеличивается и усиливается давление на резьбовую поверхность плашки. Она нагревается, стружка налипает на режущие кромки, и резьба становится «рваной». Все это снижает ее качество. Поэтому диаметр стержня должен быть меньше наружного диаметра резьбы на 0,1…0,3 мм в зависимости от размера резьбы. Если диаметр стержня будет меньше на 0,4…0,5 мм внешнего диаметра резьбы, то профиль резьбы получается неполным.

Выбранную заготовку надо выправить, разметить, отрезать по разметке и, закрепив ее в тисках, напильником снять фаску для того, чтобы заборная часть плашки легче захватывала металл. Следует проверить качество плашки внешним осмотром и навинчиванием ее на болт или шпильку с неповрежденной резьбой. Необходимо также тщательно проверить качество закрепления плашки в плашкодержателе, чтобы исключить возможный ее перекос и проскальзывание в гнезде.

Перед нарезанием резьбы размечают на стержне ее длину, стержень закрепляют в тисках так, чтобы выступающий над верхней плоскостью губок конец был больше нарезаемой части на 20…25 мм. Стержень ставят по угольнику под углом 90° к верхним плоскостям губок. Плашку, закрепленную в плашкодержателе, накладывают на верхний торец стержня и с небольшим нажимом, не допуская перекоса плашки, вращают ее. После нарезания 1-2 ниток резьбы, еще раз проверяют совпадение осей вращения плашки и стержня.

После этого смазывают маслом резьбовую часть стержня, нарезку плашки и вращают плашку, равномерно нажимая на обе рукоятки плашкодержателя. Вращение должно быть возвратнопоступательным: один-два оборота вправо и пол-оборота влево. При этом стружка ломается, выходит через продольное отверстие. Это облегчает нарезание резьбы и улучшает ее качество.

Качество нарезанной резьбы в условиях производства проверяют резьбовыми микрометрами, резьбовыми калибрами-кольцами и резьбовыми пробками. В школьных условиях допускается проверка резьбы гайками.

После окончания работы плашку вынимают из плашкодержателя, тщательно очищают щеткой от стружки, протирают ветошью и смазывают маслом. Нарезание резьбы плашкой можно выполнять и на токарном станке. При нарезании резьбы плашку надежно закрепляют в плашкодержателе. Для смазки пользуются кисточкой или масленкой. Щетка-сметка служит для сдувания стружки с плашки.

На предприятиях применяют закаленные винты, которые ввинчивают через пробитые отверстия в двух или нескольких соединяемых деталях из листового металла. Винты, нарезая в отверстиях резьбу, соединяют эти детали. Такой способ резьбового соединения экономичен и ускоряет процесс сборки. На многих предприятиях сейчас применяются закаленные самовыдавливающие винты для стальных и чугунных деталей, твердость которых меньше, чем твердость винтов.

Резьбу на болтах и шпильках небольшого диаметра делают на токарных станках-автоматах одновременно с изготовлением самих болтов. Винты и болты также штампуют на прессах.

В массовом производстве широко распространена накатка наружной резьбы. После прохода между валиками на стержне образуется резьба. В некоторых резьбонарезных устройствах вместо валиков используются пластины из твердого сплава.

Основные элементы резьбы:

• Наружный диаметр резьбы - это диаметр воображаемого цилиндра, поверхность которого совпадает с вершинами наружной резьбы и впадинами внутренней резьбы.

• Внутренний диаметр резьбы - диаметр цилиндра, поверхность которого совпадает с вершинами внутренней резьбы и впадинами наружной резьбы.

• Средний диаметр резьбы - диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна половине шага резьбы.

• Угол профиля - угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевом сечении.

• Вершина профиля - участок профиля, соединяющий боковые стороны выступа.

• Впадина профиля - участок профиля, соединяющий боковые стороны канавки.

• Шаг резьбы - расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы.

• Угол подъёма резьбы - угол, образованный касательной к винтовой линии к точке, лежащей на среднем диаметре резьбы, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы.

• Угол профиля - угол между боковыми сторонами витка, измеренный в плоскости, проходящей через ось резьбы.

Нарезание внутренней резьбы

Внутреннюю резьбу (резьбу в отверстии) нарезают метчиком (рис. справа). Изготовляют метчики из инструментальной углеродистой, легированной или быстрорежущей стали. Метчик состоит из хвостовика и рабочей части.

Метчики

Хвостовиком метчик крепится в воротке или патроне станка.

Рабочая часть метчика представляет собой винт с продольными или винтовыми канавками для нарезания резьбы. Как и в плашках, в рабочей части метчика имеется заборная часть для облегчения входа инструмента в отверстие. Винтовые канавки, аналогично продольным отверстиям в плашке, образуют режущие кромки. По ним же сходит стружка.

Ручные метчики для нарезания метрической резьбы выпускают в комплекте, включающем два метчика для резьбы диаметром до 3 мм и три (№1-черновой, №2 - средний и №3 - чистовой) для резьбы диаметром больше 3 мм. Черновой метчик выполняет основную работу и срезает до 60% слоя металла, подлежащего снятию. Получистовой метчик срезает до 30% слоя металла. Чистовой метчик придает резьбе окончательную форму и размеры и срезает остальные 10% слоя металла. Метчики, входящие в комплект, имеют разные диаметры резьбонарезной части и различную форму профилей. На хвостовой части всех метчиков комплекта выбиты круговые риски (1,2,3) или проставлены номера метчиков, а также указаны размеры резьбы - диаметр и шаг.

станок товарный резьба

Воротки

Для вращения метчика при нарезании резьбы ручным способом применяют приспособление - вороток. Воротки бывают - нерегулируемые (рис. а) и регулируемые (рис. б).

Прежде чем приступить к нарезанию резьбы в отверстии, выполняют разметку места отверстия с обязательным его накерниванием. С учетом размеров будущей резьбы по таблице подбирают диаметр сверла.



Табл.2 Диаметр сверла в зависимости от размеров резьбы

Диаметр резьбы	Диаметр сверла	Диаметр резьбы	Диаметр сверла
	Чугун	Сталь		Чугун	Сталь
2	1,6	1,5	3,0	4,1	4,2
2,3	1,9	1,9	6,0	4,9	5,0
2,6	2,15	2,15	8,0	6,6	6,7
3,0	2,5	2,5	10,0	8,3	8,4
4,0	3,4	3,5	12,0	10,0	10,1

Иногда можно воспользоваться простым способом - чтобы узнать диаметр отверстия под нужную резьбу из диаметра резьбы вычитают шаг и получают диаметр отверстия.

Размер диаметра отверстия под резьбу можно вычислить по формуле:

D=d-1,6t

где D - диаметр отверстия, мм;

d - диаметр нарезаемой резьбы, мм;

t - глубина резьбы, мм.

Размеры воротка для закрепления метчика при нарезании резьбы подбираются в зависимости от диаметра нарезаемой резьбы. Примерная длина воротка может быть определена по формуле:

L=20D+100 мм

где D - диаметр резьбы.

При нарезании внутренней резьбы металл как бы выдавливается, уменьшая диаметр отверстия. Поэтому диаметр сверла должен быть несколько больше внутреннего и меньше наружного диаметра резьбы. Если диаметр отверстия меньше требуемого, метчик сломается, а если больше - резьба будет неполной, ослабленной.

Просверленное отверстие обрабатывают зенкером. Применение этого инструмента позволяет улучшить качество, уменьшить конусность, овальность боковой поверхности отверстия.

Для качественного нарезания резьбы важно правильно закрепить деталь в тисках и установить в отверстии первый метчик (рис. выше а). Деталь закрепляют так, чтобы поверхность с отверстием была параллельна плоскостям губок тисков, а метчик - перпендикулярен плоскости детали и губкам. Перпендикулярность (угол 90°) проверяют угольником.

Нарезают резьбу следующим образом. Сначала устанавливают метчик №1. Предварительно его резьбовую часть смазывают маслом. Прижимая левой рукой вороток к метчику, правой плавно вращают его вправо до тех пор, пока метчик не врежется на 1-2 нитки. Одновременно следят за сохранением прямого угла, при необходимости направляя метчик. После того, как метчик занял правильное устойчивое положение и началось нарезание резьбы, вороток берут обеими руками и вращают с легким нажимом, перехватывая через каждые пол-оборота. Для того чтобы стружка ломалась и уходила в канавки метчика, его вращают возвратно-поступательно: полтора оборота вперед и пол-оборота назад.

Закончив проход метчиком №1, его вывертывают, вставляют метчик №2, заправляют в резьбу, устанавливают вороток и нарезают. Окончательно доводят резьбу метчиком №3 и проверяют резьбу. Глухие отверстия под резьбу просверливают на глубину несколько большую, чем длина резьбы. Качество резьбы в условиях мастерских можно проверить, вворачивая в отверстие соответствующий болт.

При нарезании резьбы иногда возникают следующие дефекты, которых следует избегать:

• шероховатая или рваная нарезка - получается, если отсутствует смазка, а также из-за перекоса метчика или плашки;

• резьба неполного профиля - если диаметр отверстия больше нормы или диаметр стержня меньше нормы;

• перекос резьбы или поломка метчика - если диаметр отверстия меньше нормы или диаметр стержня больше нормы.

При нарезании резьбы в вязких и мягких металлах необходимо периодически вывертывать метчик и очищать канавки от стружки. Резьбу следует нарезать последовательно полным набором метчиков. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы не было перекоса метчика. Надо проявлять особую осторожность при нарезании резьбы в глухих отверстиях. Обязательно надо периодически смазывать нарезаемую резьбу маслом.



Список литературы

1. http://technologys.info -

2. http://www.zaotzs.ru - сайт предприятия ЗАО «ТЯЖЕЛЫЕ ЗУБОРЕЗНЫЕ СТАНКИ» по производству зубообрабатывающих станков;

3. Бруштейн Б.Е. и Дементьев В.И. Токарное дело. Учебник для проф.-техн. училищ. Изд. 6-е, переработ, и доп. М., «Высш. школа», 1967, 448 с. с илл.

Размещено на Allbest.ru

...