Приспособления для токарных станков

Приспособления для токарных станков

Приспособления представляют дополнительное оборудование, с помощью которого обрабатываемые заготовки или инструмент устанавливаются и закрепляются в соответствии с требованиями технологического процесса. Приспособления для токарных станков могут сделать токарную обработку более производительной, удобной, повысить точность обработки. Также за счет приспособлений для станков возможно увеличение срока службы инструментов и отдельных механических узлов оборудования.

Специальные приспособления могут значительно расширить возможности универсальных токарных станков до простых фрезерных операций или операций сверления.

Все приспособления для токарных станков в целях унификации могут быть классифицированы по следующим основным признакам: конструкция; размеры оборудования: размеры заготовок; достижимая точность обработки с использованием приспособления.

По конструктивному признаку (в зависимости от способа установки и закрепления заготовок) токарные приспособления подразделяют на следующие группы: кулачковые, поводковые, цанговые и мембранные патроны; токарные центры; токарные оправки, базируемые в конус шпинделя; люнеты; планшайбы.

Кулачковые патроны бывают двух, трех и четырехкулачковые.

Двухкулачковые самоцентрирующие патроны применяются для закрепления небольших заготовок, при установке которых не требуется точного центрирования. В двухкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют различные отливки и поковки, причем кулачки таких патронов часто предназначены для закрепления заготовки только одного типа размера.

Наиболее широко применяется трехкулачковый самоцентрирующий патрон. Используют при обработке заготовок круглой и шестигранной формы или круглых прутков большого диаметра. Расположение зажимных поверхностей уступом по трем различным радиусам увеличивает диапазон зажимаемых заготовок и облегчает переналадку патрона с одного размера на другой. Преимуществом универсальных трехкулачковых спиральных патронов является простота конструкции и достаточное усилие зажима, а недостатком — сильный износ спирали и преждевременная потеря точности патрона. Самоцентрирующие трехкулачковые патроны изготавливают трех типов (1, 2 и 3), в двух исполнениях каждый; патроны исполнения 1- с цельными кулачками, исполнение 2- со сборными кулачками.

Заготовки произвольной формы устанавливают в четырехкулачковом патроне с индивидуальным приводом кулачков, что дает возможность их сцентрировать. Четырехкулачковые патроны с независимым перемещением кулачка крепят непосредственно фланцевые концы шпинделя или через переходной фланец. В четырехкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют прутки квадратного сечения, а в патронах с индивидуальной регулировкой кулачков — заготовки прямоугольной или несимметричной формы.

Кулачковые патроны выполняются с ручным и механизированным приводом зажимных механизмов. Автоматизированный двухкулачковый патрон крепится на шпинделе с помощью планшайбы, к которой четырьмя винтами прикреплен корпус патрона. Ползуны, связанные с кулачками патрона, перемещаются в пазах корпуса.

Патрон работает от пневмо цилиндра, закрепленного на заднем конце шпинделя. Заготовка зажимается в тот момент, когда ползун, перемещаясь влево, поворачивает рычаги вокруг осей, сдвигая кулачки к центру. Для снятия обработанной детали ползун перемещается вправо. Сменные кулачки предварительно регулируют на заданный размер заготовки вручную винтом. На патрон в зависимости от размеров и формы заготовок устанавливают сменные кулачки на выступы оснований и прикрепляют винтами. Упоры устанавливают по размеру заготовки и фиксируют винтами, передвигающимися в Т-образных пазах корпуса, и гайками. Стержень с помощью шпонок обеспечивает одновременное перемещение кулачков при наладке патрона.

Применение автоматизированного патрона сокращает время на зажим заготовки и открепление обработанной детали по сравнению с ручным механизмом на 70…80%; в значительной мере облегчает труд рабочего. Патрон состоит из корпуса, основных и накладных кулачков, сменной вставки с плавающим центром и эксцентриков, в кольцевые пазы которых входят штифты. Быстрый зажим и разжим накладных кулачков при их переналадке осуществляется тягами через эксцентрики.

Для обработки заготовок типа вала в патрон устанавливают сменную вставку с плавающим центром и выточкой по наружному диаметру. Заготовку располагают в центрах (центре и заднем центре станка) и зажимают плавающими кулачками с помощью втулки с клиновыми замками, которая соединена с приводом, закрепленным на заднем конце шпинделя станка. Разжим осуществляется с помощью фланца.

В условиях единичного и мелкосерийного производства установку заготовок в зависимости от состояния их опорных поверхностей производят на подкладки, опорные поверхности кулачков или непосредственно на планшайбу станка. Заготовки закрепляются с помощью кулачков или прихватов.

Установка и закрепление заготовок в специальных приспособлениях применяются в серийном и массовом производстве, а также при изготовлении особо точных, крупногабаритных и тонкостенных деталей.

Переставные кулачки применяют для закрепления заготовок, имеющих форму вращения. Они могут быть использованы для опоры заготовки и небольших ее перемещений в процессе выверки. Кулачки закрепляются на планшайбе болтами, устанавливаемыми в один или два паза. Кулачки могут быть расположены в любом месте планшайбы.

Прихваты применяются для закрепления заготовок на планшайбе станка или в специальном приспособлении. Прихват представляет собой крепежный комплект, состоящий из крепежного болта, шайбы, гайки, прижимной планки и опоры, которая может быть регулируемой или в виде ступенчатых колодок.

Для установки и закрепления осевого инструмента применяются патроны и различные переходные втулки.

При растачивании отверстий резцы устанавливаются и закрепляются на вертикальных суппортах с помощью многорезцовых державок, а в револьверной головке — с помощью специальных расточных державок.

Расточные державки выполняют однорезцовыми с прямыми креплениями резца и двухрезцовыми с косым креплением резца.

Для выполнения работ в патроне с самоцентрирующими кулачками сменную вставку заменяют вставкой, которая не имеет выточки по наружному диаметру, благодаря чему обеспечивается самоцентрирование патрона. Патрон крепят на шпиндель станка с помощью фланца. К приводу патрон присоединяют втулкой и винтом. В корпусе четырех кулачкового патрона выполнены четыре паза, в каждом из которых смонтирован кулачок с винтом для независимого перемещения кулачков в радиальном направлении.

От осевого смещения винт удерживается сухарем. Кулачки могут быть повернуты на 180° для закрепления заготовок по внутренней или наружной поверхности. На передней поверхности патрона нанесены концентричные риски (расстояние между ними составляет 10… 15 мм), которые позволяют выставить кулачки на одинаковом расстоянии от центра патрона.

Многообразие конструкций кулачковых патронов не позволяет описать особенности функционирования каждого из них. Такие патроны используют при точной обработке, когда необходимо исключить любую возможность деформации заготовки. Приспособление обеспечивает закрепление заготовки в две стадии (последовательно) посредством двойного захвата кулачками.

Положение кулачков определяется приводящей их в действие отдельной втулкой. Ход достаточен для компенсации разности диаметров заготовки между двумя захватами. Широко открывающийся самоцентрирующий патрон предназначен для токарной обработки деталей типа вилок. Длина хода зажима 210 мм.

Система перемещения заготовки — рычажная

Патрон предназначен для токарной обработки заготовки в центрах. Плавающие захваты компенсируют шероховатость на поверхности заготовки при ее установке. Комплект из трех кулачков, зажимая деформирующуюся часть (диафрагму) заготовки, центрирует ее с помощью штифтов для предварительной установки. Затем заготовка зажимается прихватами.

Привод патрона — гидравлический цилиндр. Поводковые патроны используют на токарных станках при обработке заготовок деталей типа вала в центрах. Поводковый патрон через палец-поводок и хвостовик хомутика, который крепится на заготовке винтом, передает вращение заготовке.

Универсальный поводковый патрон предназначен для базирования заготовок типа вала и передачи им крутящего момента при обработке на токарных станках, в том числе с ЧПУ. В отверстии корпуса хвостовика установлен плавающий центр и пружина, расположенная между резьбовыми втулками. В задний торец центра установлена штанга. Корпус патрона имеет выточку иод диск, в котором закреплены через 120° три неподвижных пальца.

На диске установлены также три пальца, на которых закрепляют сменные кулачки незубчатыми поверхностями и поворотный кожух. Диск, поворачиваясь, увлекает за собой кулачки, которые пазами охватывают неподвижные пальцы и, перемещаясь вместе с диском, поворачиваются относительно пальцев, в результате чего кулачки равномерно зажимают заготовку, передавая ей крутящий момент. При повороте кожуха против часовой стрелки кулачки раскрываются и фиксируются подпружиненным фиксатором.

Все приспособления для токарных станков делятся на универсальные, предназначенные для обработки различных заготовок, и специальные — для обработки только одной заготовки.

Рассмотрим универсальные приспособления для токарно-винторезных станков.

Рис. 1

Центры служат для установки (базировки) заготовок между шпинделем станка и пинолью задней бабки. Для установки заготовок в центрах, на их торцах предварительно высверливают центровые отверстия.

Передача крутящего момента от шпинделя при обработке в центрах обычно осуществляется патронами или поводковыми устройствами.

Рис. 2

На рисунке приведен поводковый патрон, навинчиваемый на шпиндель, и хомутик 2, закрепляемый на левом конце заготовки с помощью болта 3. При скоростной обработке валов применяют задние центры 4 наплавленные сормайтом или оснащенные пластинками из твердых сплавов, а также вращающиеся центры.

С целью сокращения времени для закрепления заготовки и обеспечения безопасности работы применяют различные самозажимные хомутики или самозажимные поводковые патроны. Действие самозажимного хомутика легко помять при рассмотрении рисунка. При вращении поводкового патрона его палец 2 упирается в рычаг 1 хомутика, который и зажимает обрабатываемую заготовку 3.

Рис. 3

Самоцентрирующиеся патроны применяются обычно для закрепления цилиндрических заготовок при одновременном их центрировании. Самоцентрирующийся патрон закрепляется на шпинделе станка. Существует несколько конструкций центрирующих механизмов патронов: с двузначным винтом, спиральные, реечные и др. с числом кулачков от 2 до 4. Значительная экономия времени при закреплении деталей в патронах достигается применением быстродействующих приводов. У четырех кулачковых патронов каждый кулачок можно перемещать отдельно, что позволяет закреплять в них некруглые и несимметричные заготовки. Выверка заготовок в четырех кулачковых патронах в ряде случаев требует много времени.

Рис. 4

В тех случаях, когда закрепление заготовок в обычных патронах невозможно, применяют специальное приспособление или планшайбу, к которой прикрепляется угольник. На нем устанавливается и закрепляется обрабатываемая заготовка 2. Для уравновешивания вращающихся масс к планшайбе прикрепляется противовес 3.

Самоцентрирующиеся и четырехкулачковые патроны приведенной конструкции, а также планшайба требуют ручного зажима заготовки. Это является их общим недостатком. В массовом и серийном производстве, с целью сокращения вспомогательного времени, применяют быстродействующие пневматические, гидравлические, электрические патроны и др.

При обтачивании нежестких валов (длина которых в 10 раз и более превышает их диаметр) установка их только на центрах, без опоры в средней части, оказывается недостаточной, так как при этом под действием усилия резания будет происходить значительный изгиб заготовки. Это затрудняет обработку и вызывает понижение точности. Предотвращение изгиба обеспечивается введением дополнительной опоры для заготовок. В качестве такой опоры используются люнеты.

Каждый токарный станок снабжается обычно двумя люнетами — подвижным и неподвижным. Неподвижный люнет устанавливается и закрепляется на станине; он имеет три кулачка, поддерживающие заготовку при обработке. Кулачки люнета обычно оснащаются бронзовыми подушками, заливаются баббитом или снабжаются роликами. При высоких скоростях резания наблюдается значительное нагревание бронзовых или даже баббитовых кулачков и обрабатываемой заготовки, поэтому для скоростной обработки валов рациональнее применять специальные люнеты.

Подвижный люнет устанавливается на продольных салазках суппорта; его кулачки касаются обработанной поверхности и принимают на себя то давление, которое при отсутствии их вызвало бы изгиб заготовки.

Рационально применять подвижные люнеты — виброгасители, которые не только предотвращают изгибы заготовок, но одновременно гасят вибрации, возникающие при обработке валов. Копировальная (конусная) линейка является приспособлением для обтачивания конусов. На этом же принципе осуществляется обычно обработка фасонных (криволинейных) поверхностей, в этом случае на место копировальной линейки устанавливают специальный профильный копир, который имеет контур, соответствующий требуемому профилю детали.

Основные работы, выполняемые на токарных станках

На токарных станках выполняются следующие основные виды работ: обтачивание цилиндрических поверхностей, подрезание торцевых поверхностей, отрезание, сверление, зенковку (зенкерование), растачивание и развертывание отверстий, обтачивание наружных и растачивание внутренних конусов, нарезание резьбы (резьбонарезание), обтачивание и растачивание фасонных поверхностей.

Рис. 5

Обтачивание разделяется на черновое и чистовое. При черновом обтачивании производится съем значительного количества стружки. Нормальный припуск на черновое обтачивание обычно составляет 2−5мм. В результате чернового обтачивания достигаются 1−3-й классы чистоты и 5−7-й классы точности. Припуски на чистовое обтачивание колеблются в пределах 1−2 мм и менее на сторону.

Подача при чистовом обтачивании резцами с закругленной режущей кромкой должна быть мелкой, а при обтачивании широкими резцами может быть более крупной. В результате чистового обтачивания достигаются 4−8-й классы чистоты и 2−4-й классы точности.

Обтачивание торцевых поверхностей производят обдирочными или чистовыми резцами. При обработке таких поверхностей заготовок, установленных на центры токарно-винторезных станков, применяют подрезные резцы и в некоторых случаях специальные срезанные центры. Сверление, зенкерование, развертывание отверстий производятся сверлами, зенкерами и развертками.

Растачивание предварительно просверленных или полученных при заготовительных операциях отверстий производится обдирочными и чистовыми (с закругленной режущей кромкой) резцами. Обтачивание конических поверхностей может осуществляться широким резцом; при повернутых верхних салазках суппорта; при сдвинутой задней бабке; с использованием копировальной линейки. Широким резцом можно обтачивать конические поверхности длиной не более 15 мм.

При обтачивании конических поверхностей методом поворота верхних салазок нижние салазки остаются неподвижными, а подача осуществляется верхними салазками вручную или автоматически (на крупных станках). Длина конуса в этом случае ограничивается длиной хода верхних салазок. Поворотная часть суппорта должна быть повернута на угол а, равный углу наклона образующей конуса к его оси.

Рис. 6

Обтачивание конуса методом поперечного сдвига задней бабки. При сдвинутой задней бабке могут обтачиваться конусы с небольшими углами а, так как максимальная величина сдвига бабки в поперечном направлении относительно невелика. Растачивание внутренних конусов можно производить широким резцом, методом поворота верхних салазок и с помощью копировальной линейки с применением соответствующих резцов.

Резьбонарезание — весьма важная операция. Для получения резьбы необходимо строго согласовать вращение заготовки и поступательное движение резца. Если при каждом обороте заготовки ходовой винт будет также совершать точно один оборот, то шаг нарезаемого винта будет равен шагу ходового винта.

Приспособления для закрепления инструмента с хвостиком

Важнейшим условием высокой производительности токарно-револьверных станков является правильный выбор вспомогательного инструмента, применяемого для установки и закрепления на станках режущего инструмента.

Для закрепления в револьверной головке резцов с круглой оправкой, сверл, разверток, другого режущего инструмента, а также державок применяются зажимные втулки. При наладке втулки подбираются по размеру наружного диаметра сверла или хвостовика.

Для закрепления инструмента, установленного в державках или различных приспособлениях токарно-револьверного станка с вертикальным расположением оси револьверной головки, применяются жесткие стойки.

Приспособления при обработке фасонных поверхностей

Для повышения производительности и точности обработки фасонных поверхностей проходным резцом применяют копировальное устройство. Копир может располагаться либо впереди поперечного суппорта, либо сзади.

Копир представляет собой диск с радиусом, равным радиусу R обрабатываемой сферы, копир закрепляют на каретке суппорта или в люнете. Резец и копирный палец устанавливаются таким образом, чтобы они касались наивысших точек сферы на заготовке и копире. Шаровая поверхность обрабатывается при автоматической поперечной и продольной подачах.

Приспособления для нарезания многозаходных резьб

Деление на заходы можно производить при помощи градуированного патрона. Патрон устанавливается на шпинделе станка. В начале обработки первой винтовой канавки резьбы нулевые риски на обеих частях патрона должны совпадать. При нарезании следующей винтовой канавки нужно ослабить гайки и повернуть поворотную часть патрона вместе с поводковым пальцем на соответствующий угол.

При делении на заходы применяют также поводковый патрон с прорезями. После нарезания одной нитки резьбы заготовку поворачивают (освободив из центров) и вставляют отогнутый конец хомутика в соответствующую прорезь.

Оправки

токарный станок резьба оправка Затылуемое изделие (фреза) обрабатывается на оправке, которая должна обеспечивать жесткость крепления и точность вращения. Оправка устанавливается в коническую расточку шпинделя. Крутящий момент оправке от шпинделя передается следующим образом: на торце шпинделя имеется прямоугольный паз, в который вставляется оправка. Второй конец оправки вводят в бронзовую втулку, вставленную в пиноль задней бабки. Обрабатываемая фреза устанавливается на шпонке и закрепляется гайкой.

В шпиндель станка оправку также устанавливают коническим хвостовиком, фиксируя ее от проворота при помощи лысок, которыми оправка вставляется в паз, выфрезерованный на переднем конце шпинделя. Заготовка фрезы крепится на сменных цангах и поджимается понолью задней бабки.

Пиноль задним центром разжимает лепестки цанги, тем самым, закрепляя фрезу по отверстию. От проворота фреза предохраняется сменной вставкой, которая крепится болтами в корпусе оправки. Размеры оправок с разжимными цангами зависят от модуля затылуемой фрезы.

Приспособление для затылования резьбовых фрез

Позволяет осуществлять точное перемещение на величину шага резьбовой фрезы после затылования каждого витка. Оно используется при затыловании резцом, гребенкой и однониточным шлифовальным кругом. С помощью этого приспособления можно обрабатывать резьбовые фрезы, перемещая инструмент, как в сторону задней бабки, так и в противоположную сторону.

Приспособление для правки шлифовального круга

Правка круга осуществляется алмазным карандашом, установленным в держателе. Правка осуществляется вручную по упорам. Основание можно поворачивать от нулевого положения в обе стороны. В положении упоров шлифовальный круг правят под углом 20 ?. Для получения другого угла правки упоры перемещают по пазу и закрепляют в необходимом месте по шкале на корпусе и нониусу периферии основания. Угол правки устанавливается с точностью до 6 м. Для правки торца шлифовального круга к приспособлению прилагается удлинитель, который крепится на оси. Алмаз подается на шлифовальный круг рукояткой, которая при помощи винта подачи перемещает корпус приспособления.