Назначение, виды и конструкция токарно-карусельных станков

Основная сложность выполнения токарных работ с большими заготовками заключается в трудоемкости установки их на специальное оборудование, а также осуществление контроля за обработкой. Для решения этой задачи был спроектирован карусельный станок.

Его главным отличием от оборудования этого типа является конструкция и расположение планшайбы. Она имеет горизонтальную ориентацию и одновременно выполняет функции рабочего стола. С помощью фиксирующих элементов заготовка крепится на ее поверхности. Резцедержатель и механизмы суппорта располагаются в верхней части конструкции. Обработка заготовки происходит во время ее вращения в горизонтальной плоскости.

Современный токарно-карусельный станок позволяет выполнять следующие типы операций:

• все виды стандартной токарной обработки;
• операции развертывания;
• точная подрезка торцов;
• формирование каналов кольцевой формы;
• некоторые модели имеют функцию сверления;
• обработка конусных и цилиндрических заготовок.

Для повышения функциональности оборудования многие виды токарно-карусельных станков могут оснащаться дополнительными устройствами. С их помощью выполняются операции долбежки, некоторые типы фрезерования.

Современные модели токарного оборудования имеют в своем составе ЧПУ. Это позволяет повысить скорость и качество токарной обработки. Для точного позиционирования режущего инструмента в конструкцию станка включена система датчиков.

В качестве дополнительного устройства для комплектации производственной линии необходимо использовать механизмы подачи и снятия заготовки с поверхности рабочего стола. Таким образом можно выполнить обработку массивных изделий.

Особенности токарно-револьверной обработки.

Станки токарно-карусельного типа используются для обработки деталей различных конфигураций, имеющих диаметр, намного превышающий длину. Это могут быть различные дисковые детали, к примеру, маховики или зубчатые колеса. Токарно-карусельная обработка выполняется для проточки и растачивания внутренних и наружных конических и цилиндрических поверхностей, развертывания центральных отверстий, зенкеровки, сверления, с помощью резьбовых резцов нарезается резьба, также осуществляют обработку галтелей, канавок и фасок, производят проточку плоских торцов. Токарно-карусельное оборудование может быть дополнительно укомплектовано специальными шлифовальными или фрезерными устройствами, которые позволяют осуществлять шлифовку и фрезеровку поверхностей.

Основным отличием токарно-карусельного станка от обычного токарного является вертикальное расположение оси вращения планшайбы. Такое оборудование может иметь двухстоечную, либо одностоечную компоновку. Токарно-карусельные станки с одностоечной компоновкой имеют вертикальный суппорт, на котором установлена револьверная головка и боковой суппорт, на котором имеется резцедержатель. Токарно-карусельные станки с двухстоечной компоновкой дополняются еще верхним резцовым суппортом, который имеет горизонтальную подачу. Весь режущий инструмент устанавливается в резцедержателях на боковом и верхнем суппортах и в посадочных местах револьверной головки.

На таких станках, благодаря их конструктивным особенностям, можно одновременно производить обработку нескольких поверхностей детали. К примеру, можно растачивать отверстие, подрезать торец и обтачивать наружную цилиндрическую поверхность. Допускается обработка резьбы, фасонных и конических поверхностей, установка шлифовальных и фрезерных устройств.

Конструкция и основные узлы

Карусельный токарный станок имеет устройство, которое не схоже с устройством металлообрабатывающего оборудования других групп. Особенности заключаются в нижеприведенных моментах:

1. Основные узлы токарно-карусельного станка представлены рабочим столом и приводом.
2. Рассматривая токарно-карусельный станок, отметим установку планшайбы на столе. Именно она определяет особенности работы токарно-карусельного станка. Планшайба служит для закрепления заготовок, она может иметь различное сечение и диаметральный размер.
3. Модели токарно-карусельных станков зачастую имеют горизонтальное расположение стола. За счет этого существенно упрощается установка заготовок с большим весом.
4. Следует учитывать тот момент, что расточные станки токарно-карусельные или другого типа могут иметь как одну, так и две стойки. Двухстоечный токарно-карусельный станок получил большое распространение в случае обработки заготовок большого веса и размеров. Это связано с тем, что две стойки позволяют повысить жесткость конструкции для обеспечения наилучших условий обработки.
5. Как ранее было отмечено, нарезка резьбы карусельными станками возможна только при установке дополнительной оснастки. Провести модернизацию токарно-карусельного станка может оператор при условии наличия специальной оснастки.
6. Одностоечные варианты исполнения чаще всего имеют ЧПУ. В данном случае режимы резания для токарно-карусельных станков вводятся оператором. Диаметральный показатель в этом случае не превышает значения 150 сантиметров.
7. Варианты моделей с двумя стойками могут применяться для обработки заготовок с диаметром более 165 сантиметров. Модели токарно-карусельных станков с двумя стойками также имеют элемент, называемый порталом. Его размещают между двумя стойками.
8. Вариант с одной стойкой позволяет проводить обработку конических поверхностей. Назначение токарно-карусельных станков предусматривает наличие расточного суппорта, который имеет продольную каретку и поворотный узел, ползун и держатель для выбранного режущего инструмента.
9. Многие токарно-карусельные станки имеют кинематическую схему, которая предусматривает передачу усилия на револьверного суппорта. Подобный токарно-карусельный станок имеет электрическую схему, которая предусматривает установку нескольких электрических двигателей, каждый отвечает за передвижение определенного органа, к примеру, револьверного суппорта. Рассматривая паспорт некоторых токарно-карусельных станков уделяют внимание возможность установки нескольких режущих инструментов. Технические характеристики револьверной головки токарно-карусельных станков предусматривают установку специальных державок. Одностоечный карусельный станок имеет назначение, связанное с бесперебойной работой благодаря установке только одного суппорта и револьверной головкой. Одностоечный и двухстоечный токарно-карусельный станок могут иметь траверсу, по которой суппорт передвигается в ручном или автоматическом режиме.
10. Многие одностоечные модели имеют дополнительный суппорт, расположенный на боковой стороне стойки. Дополнительный суппорт имеет универсальный держатель, в котором также проводится крепление инструмента. Токарный станок карусельного типа с дополнительным суппортом также применяется для того, чтобы обработать деталь за самое короткий срок. Перемещается устройство в горизонтальной и вертикальной плоскости при автоматическом или ручном управлении. Применение подобного оборудования позволяет существенно ускорить обработку, так как резание проводится инструментом, устанавливаемым в револьверной головке и боковом суппорте. Подобное устройство высоко эффективно при больших габаритах заготовок.

Планшайба токарно-карусельного станка

Режимы резания могут устанавливаться через блок управления, который размещается на стойке. Станки токарно-карусельные с ЧПУ имеют блок управления, который позволяет вводить программу или контролировать положение всех узлов.

Основные узлы станка на примере модели 1512

Подобные машины, в первую очередь, состоят из револьверного суппорта, который перемещается в двух направлениях: горизонтальном и вертикальном. На нем также расположены ползун и каретка. Эти два компонента могут перемещаться только по вертикали. Кроме этого, на ползуне имеется револьверная головка, куда и крепятся резцы. При помощи суппорта и заранее установленного резца работник за станком и выполняет все необходимые операции. Например, точение или сверление.

Нередко для обработки наружной поверхности заготовки одностоечный станок дополнительно оборудуют боковым суппортом, который так же состоит из каретки, резцедержателя и подвижного ползуна.

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.

3 Особенности токарно-карусельного оборудования

К основным техническим параметрам рассматриваемых агрегатов относят:

• показатель мощности;
• количество скоростей;
• величину угла наклона суппорта;
• количество оборотов планшайбы;
• высоту (длину) и сечение детали, подвергаемой обработке;
• наибольшую дистанцию передвижения суппортов в горизонтальном и вертикальном положениях;
• величины передвижения поперечины у двухстоечных станков;
• сечение шайбы.

Заготовки на карусельных агрегатах обычно обрабатываются на больших скоростях. Это становится возможным благодаря тому, что шпиндель не испытывает серьезных консольных нагрузок, которые эффективно предотвращаются планшайбой, размещаемой на оборудовании особым образом.

Передвижение суппортов в описываемых станках является движением подачи. Вращение изделия, закрепленного в планшайбе, считается основным движением. Существует и дополнительное движение, необходимое для того, чтобы обрабатываемое изделие находилось максимально близко к рабочему инструменту. Под таким перемещением понимают движение траверсы станка.

Двухстоечные агрегаты чаще всего используются для токарной обработки заготовок диаметром от 16,5 до 25 метров, одностоечные – для менее крупных деталей. Агрегаты с ЧПУ (они обычно с одной стойкой) позволяют работать с изделиями сложных конфигураций. На них даже допускается непростая расточка и обточка поверхностей, характеризуемых наличием прямо- и криволинейных образующих.

На оборудовании с ЧПУ, заметим, нет бокового суппорта. На таких станках программный комплекс управляет (автоматически) приводом основного движения и вертикальным суппортом по программе, которая заранее вводится в ЧПУ. Числовое программное управление современных карусельных агрегатов может:

• самостоятельно выбирать требуемую частоту, с которой происходит вращение планшайбы;
• поворачивать револьверную головку в нужное положение и фиксировать ее в нем;
• корректировать величину подач и положение рабочих приспособлений;
• устанавливать резцы в нулевое положение;
• управлять на верхнем суппорте передвижениями инструментов.

Отечественные модели

Первая установка карусельного типа была выпущена в середине 30-х годов прошлого столетия станкостроительным заводом г. Краснодар. Устройство было спроектировано специалистами этого завода, который еще на протяжении долгого времени являлся ведущим производителем карусельно-токарного оборудования. Выпускаемые предприятием агрегаты были распространены на территории всего СССР, и в настоящее время еще встречаются на предприятиях.

Модель 1510 имеет мощный электродвигатель, обеспечивающий главное движение, и обладает высокой жесткостью и прочностью конструкции и кинематической цепи. Большой выбор скорости вращения круглого стола и величин подач дают возможность производить высокоскоростную обработку заготовок в скоростных режимах.

В настоящее время модель не выпускается, поскольку станкостроительные предприятия перешли на изготовление более современных аппаратов, позволяющих работать с современными резцами, имеющие расширяющие возможности агрегата приспособления и производящие обработку на более высоких скоростях.

Модель 1541 является устаревшим аналогом 1516 модели. С выпуском нового агрегата производство его прекратилось. Предназначался для работы с болванками из стали, чугуна и легких сплавов.

На современном производстве по сей день активно эксплуатируются такие одностоечные модели, как 1516 и 1512, которые считаются универсальными, поскольку предназначены для работы с болванками из цветных и черных металлов и могут использоваться как для серийного, так и для мелкосерийного производства.

Технические особенности этих двух моделей во многом схожи и позволяют производить полный спектр токарных работ. Однако чаще всего на этих устройствах обтачиваются и растачиваются следующие поверхности:

1. Цилиндров.
2. Плоских торцов.
3. Конусов.
4. Фсонные.

На данные модели установлена коробка подач, обладающая большой надежностью, благодаря чему становится возможным осуществление плавного перехода на разные рабочие режимы. Благодаря широкому функционалу при работе с данными устройствами возможно осуществлять обработку в полуавтоматическом режиме, благодаря чему она несколько ускоряется и становится чуть более точной.

Также возможно управление устройством вручную оператором, самостоятельно переключающим режимы работы при помощи специально предусмотренного подвесного пульта.

Краснодарским заводом выпускались и модели с двумя стойками, которые являлись аналогом описываемых выше устройств. Особо распространенными среди них были модели 1532 и 1525. Из особенностей агрегата 1525 особенно примечательны:

• реверсивное вращение планшайбы, изменяемое при необходимости;
• оснащение парой верхних поворотных резцедержателей.

Главный привод оснащался редуктором с двумя ступенями и двигателем, чья скорость вращения регулируется. Интервал скорости выбирается при помощи электромагнитных муфт, а скорость вращения шпинделя задается посредством бесступенчатой схемы.

Некоторые станки оснащались системами ЧПУ, поэтому и маркировались иным образом: 1516Ф2, 1512Ф2, 1525Ф2. На такие агрегаты монтировалось ПУ отечественного производства (Н55-2 или П32-3М) или зарграничного – немецкого и французского (Bosh, Alcatel).

Модели отечественного токарно-карусельного оборудования

История отечественных станков токарно-карусельного типа началась в 1935 г., когда на Краснодарском станкостроительном заводе имени Г.М. Седина был выпущен первый такой агрегат. Следует отметить, что данный завод долгое время считался самым известным и авторитетным производителем токарных станков именно карусельного типа. Продукция завода – качественные и надежные станки токарно-карусельного типа – активно использовалась на всей территории Советского Союза. Многие из этих устройств и сейчас еще можно встретить на промышленных предприятиях.

К наиболее популярным моделям оборудования от данного производителя стоит отнести станок 1516. Данная модель одностоечного станка (наряду с моделью 1512) относится к категории универсальных токарно-карусельных устройств, предназначенных для обработки заготовок из черных и цветных металлов в условиях мелкосерийного и серийного производства.

Технические характеристики станков обеих упомянутых выше моделей обеспечивают выполнение практически любых токарных операций, но используют эти устройства преимущественно для обтачивания и растачивания:

• поверхностей цилиндрической формы;
• плоских торцов заготовок;
• конических поверхностей.

Можно встретить некоторые модификации данных станков, на которых производитель устанавливал планшайбы самоцентрирующегося типа. Естественно, технологические возможности оборудования с такими планшайбами значительно шире, чем у обычных моделей.

Выпускались на заводе имени Г.М. Седина и двухстоечные станки токарно-карусельной группы. Здесь ярким образцом является модель 1525. Среди примечательных характеристик станка данной модели стоит отметить следующие: возможность изменять направление вращения планшайбы (реверс); наличие в конструкции двух верхних суппортов поворотного типа. Привод главного движения станка модели 1525 оснащался двухступенчатым редуктором и электродвигателем, частоту вращения вала которого можно регулировать. За выбор интервала скорости вращения планшайбы в конструкции станка отвечают две электромагнитные муфты, а частота вращения вала главного электродвигателя бесступенчато регулируется посредством специальной электрической схемы.

Все вышеперечисленные модели станков производились и с ЧПУ, тогда их маркировка выглядела следующим образом: 1512Ф2, 1516Ф2, 1525Ф2. В качестве управляющей системы на этих устройствах устанавливались отечественные программные комплексы (П32-3М, Н55-2) либо электронное оборудование компаний Bosch (Германия) и Alcatel (Франция).

Карусельные и лоботокарные станки

Токарно-карусельные станки

Токарно-карусельные станки предназначены для черновой и чистовой обработки крупногабаритных деталей с круговыми поверхностями, высота которых обычно меньше или незначительно превышает диаметр обрабатываемой заготовки (рис. 3.21).

рис. 3.21. Карусельный станок и схема обработки заготовки на нем:
1 – основание поворотного стола; 2 – вертикальная стойка; 3 – траверса; 4, 9 – привода подачи вертикальных суппортов; 5,7 – вертикальные суппорта; 6 – поперечина; 8 — револьверная головка; 10 – поперечный суппорта; 11 – привод поперечного суппорта; 12 – планшайба

Станки универсального исполнения применяют в основном при единичном и мелкосерийном характере производства. В крупносерийном и массовом производстве используются высокопроизводительные специальные карусельные станки.

Главное движение резания – вращение стола (планшайбы) с заготовкой; движение подачи – горизонтальное и вертикальное перемещения суппорта.

На карусельных станках резцом обтачивают наружные и внутренние поверхности вращения. При оснащении станка револьверной головкой центральные отверстия заготовок обрабатывают сверлами, зенкерами и другим осевым инструментом.

В зависимости от размеров и назначения станки изготавливают одностоечными и двухстоечными в легком, нормальном и тяжелом исполнениях.

Станки универсального исполнения применяют в основном при единичном и мелкосерийном характере производства. В крупносерийном и массовом производстве используются высокопроизводительные специальные карусельные станки.

Главное движение резания – вращение стола (планшайбы) с заготовкой; движение подачи – горизонтальное и вертикальное перемещения суппорта.

В зависимости от размеров и назначения станки изготавливают одностоечными и двухстоечными в легком, нормальном и тяжелом исполнениях.

Одностоечный токарно-карусельный станок с ЧПУ (рис. 3.22)

Станок предназначен для токарной обработки деталей сложной конфигурации; на нем можно обтачивать и растачивать поверхности с криволинейными и прямолинейными образующими; сверлить, зенкеровать, развертывать центральные отверстия; прорезать кольцевые канавки, нарезать различные резьбы резцами.

Основные механизмы станка аналогичны механизмам станка с ручным управлением, однако у станка с ЧПУ отсутствует боковой суппорт.
Устройство ЧПУ обеспечивает автоматическое управление по заданной программе вертикальным суппортом и приводом главного движения. Управление может осуществляться одновременно по двум координатам. Дискретность отсчета по осям X и Z составляет 0,01 мм.
Предусмотрена коррекция положения инструмента, величин подач и частот вращения планшайбы. По программе происходят автоматическое изменение частот вращения шпинделя, управление продольными и поперечными перемещениями инструмента верхнего суппорта, выбор подач, установка инструмента в нулевое положение, поворот и фиксация револьверной головки.

рис. 3.22. Общий вид (а) одностоечного токарно-карусельного станка и подвесной пульт управления (б): 1 — планшайба; 2 — пульт; 3 — пятипозиционная револьверная головка; 4 -лампа местного освещения; 5 — вертикальный суппорт; 6 — поперечина (траверса); 7 — коробка подач вертикального суппорта; 8, 9 — маховики ручного перемещения верхнего (вертикального) суппорта; 10 — станина; 11 — боковой (горизонтальный) суппорт; 12 — коробка подач бокового суппорта; 13 -четырехпозиционный резцедержатель; 14, 15 — маховики ручного перемещения бокового суппорта; 16 — направляющие станка; 17 — стол; 18 — кнопка аварийной остановки станка; 19 — сигнальная лампочка (горит, когда станок работает); 20 — кнопка остановки двигателя главного привода; 21 — кнопка пуска двигателя; 22 — включение и отключение тормоза перемещений верхнего суппорта; 23 — кнопка поворота револьверной головки на другую позицию; 24 — переключатель рабочих подач и установочных перемещений верхнего суппорта; 25 — рукоятка установки величины подачи верхнего суппорта; 26 — кнопка включения выбранной для него подачи; 27 — переключатель направления перемещения верхнего суппорта; 28 — сигнальная лампочка верхнего суппорта (горит, когда суппорт работает); 29 — включение местного освещения; 30 — сигнальная лампочка бокового суппорта (горит, когда суппорт работает); 31 — переключатель направления перемещения бокового суппорта; 32 — кнопка включения выбранной подачи бокового суппорта; 33 — рукоятка установки величины подачи бокового суппорта; 34 — переключатель рабочих подач и установочных перемещений бокового суппорта; 55 — включение и отключение тормоза перемещений бокового суппорта; 36 -кнопка вращения планшайбы в толчковом режиме; 37 — переключатель для включения (отключения) скорости резания: сразу или постепенно; 38 — кнопка пуска планшайбы; 39 — кнопка останова планшайбы; 40 -переключатель с нормального режима на толчковый

Лоботокарные станки

рис. 3.23. Лоботокарные станки с единой (а) и раздельной (б) станиной: 1 -коробка скоростей; 2 -главный электродвигатель; 3 -планшайба; 4 -суппорт; 5 -ходовой вал; 6 -коробка подач

Лоботокарные станки являются разновидностью станков токарной группы, которые предназначены для обработки наружной и внутренней поверхностей заготовок больших диаметров и малой длины для изготовления фланцев, дисков, шкивов, вагонных колес, маховиков и других деталей сложной формы. Обычно станки используются в единичном производстве. Ограничением является сложность установки и выверки заготовок большой массы на вертикальной планшайбе. У средних станков коробка скоростей 1 и суппорт 4 расположены на одной станине (рис. 3.23, а). Главное вращательное движение шпинделю вместе с планшайбой 3 сообщается от электродвигателя 2 через коробку скоростей 1, а движение подачи -суппорту 4 через коробку подач 6 и ходовой вал 5. Крупные станки выполняют с обособленным суппортом 4 (рис. 3.23, б), что дает возможность обрабатывать заготовки, диаметр которых превышает размер планшайбы, для чего в фундаменте под планшайбой делают выемку. Суппорт этих станков получает перемещение от отдельного двигателя, а в некоторых моделях от шпинделя через храповое устройство. Для установки, выверки и закрепления тяжелой заготовки требуется много времени, поэтому заготовки диаметром 2 м и более следует обрабатывать на токарно-карусельных станках, которые имеют горизонтальную планшайбу. Характерная особенность станков – горизонтальная ось вращения шпинделя, что облегчает отвод стружки.

Основной параметр станков – наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, который достигает 10 м