Схема шпиндельной бабки ток станка спа 800. Шпиндельная бабка

Для ремонта машины постоянно требуются металлические детали. Хорошо, если модель распространенная — можно купить. Если же авто редкое, приходится либо долго ждать пока доставят, либо заказывать изготовление. В таком случае можно приобрести токарный станок для гаража. При наличии опыта его можно использовать для подработки.

Какие виды токарных станков подходят для частного использования

Всего токарных станков девять видов, но далеко не все нужны в гараже. Чаще всего у частников можно увидеть небольшие токарно-винторезные станки. Наряду с обработкой деталей (шлифовка, сверление, фрезеровка, сверление радиальных отверстий и др.) они выполняют нарезание резьбы разного типа и точение конуса. Именно такой токарный станок для гаража стараются купить — он покрывает почти все потребности автовладельцев.

Выпускаются в двух видах — настольные и со станиной (напольные). Настольные — небольшие, с малым весом (до 200 кг) станки. Для них в гараже проще найти место. Недостаток — большие и тяжелые детали на них не обработаешь. Еще один момент: из-за небольшой массы они не всегда в состоянии выдать высокую точность обработки.

Напольные токарные станки (обычно школьные) имеют значительно большую массу и габариты. Для нормальной эксплуатации под них надо делать отдельный фундамент. Возможна установка на виброгасителях, но их найти совсем непросто.

Устройство токарного станка

Для того чтобы выбрать токарный станок желательно знать его устройство, назначение, функции и возможные параметры каждой из частей. Для начала разберем основные узлы.



Это основные узлы токарного станка. Есть смысл подробнее рассмотреть сложные узлы, так как от их исполнения зависят возможности и работа оборудования.

Станина

Чаще всего это две параллельные массивные металлические балки/стенки, соединенные поперечинами для придания большей жесткости. По станине перемещается суппорт и задняя бабка. Для этого на станине проточены направляющие салазки. Задняя бабка перемещается по плоским направляющим, суппорт — по призматическим. Очень редко встречаются призматические направляющие для задней бабки.


Станина для токарного станка по металлу — заводская и самодельная

При выборе б/у станка обращайте внимание на состояние салазок и на плавность перемещения частей по ним.

Передняя (шпиндельная) бабка

Передняя бабка в современных токарных станках,чаще всего, объединяет в себе держатель детали и устройство изменения скорости вращения шпинделя. Есть несколько типов управления скоростью вращения — при помощи перевода рычагов в определенное положение, при помощи регулятора.


Управление регулятором с плавным изменением скорости вращения осуществляется на базе управления микропроцессором. В этом случае на корпусе бабки имеется жидкокристаллический дисплей на котором отображается текущая скорость.

Основная деталь передней бабки — шпиндель, который с одной стороны соединяется со шкивом электропривода, с другой имеет резьбу, на которую накручиваются патроны, удерживающие обрабатываемую деталь. Точность выполнения токарных работ напрямую зависит от состояния шпинделя. В этом узле не должно быть биений и люфтов.


Гитара шестерен — для передачи вращения и изменения его скорости

В передней бабке находится система сменных шестерен для передачи и изменения вращения на вал коробки передач. Когда будете выбирать токарный станок для гаража, обращайте внимание на состояние шестерен и отсутствие люфта шпинделя. От этого зависит точность обработки заготовок.

Задняя бабка

Задняя бабка подвижна — передвигается по направляющим на станине. Подводится к детали, подстраивается ее положение, пинолью упирается в деталь, удерживая ее в нужном положении, положение пиноли фиксируется поворотом соответствующей рукоятки. После чего закрепляется положение задней бабки еще одной рукояткой фиксации.

В некоторых моделях задняя бабка предназначена не только для поддержки массивных или длинных деталей в заданном направлении, но и для их обработки.


Для этого на пиноли, в зависимости от выполняемых операций, закрепляется соответствующая оснастка — резцы, метчики, сверла. Дополнительный центр станка на задней бабке может быть неподвижным или вращающимся. Вращающийся задний центр делают на высокоскоростных станках, для снятия крупной стружки, вытачивания конусов.

Суппорт

Суппорт токарного станка — подвижная часть, на которой крепятся инструменты для обработки деталей. Благодаря специальной конструкции этого узла передвигаться резец может в трех плоскостях. Перемещение по горизонтали обеспечивается направляющими на станине, продольными и поперечными салазками.


Положение резца относительно поверхности станка (и детали) задается поворотным резцедержателем. В каждой из плоскостей имеется фиксатор, обеспечивающий удержание в заданном положении.

Держатель резца может быть одно или многоместным. Резцедержатель, чаще всего, выполнен в виде цилиндра с боковой прорезью, в которую вставляется резец, фиксирующийся болтами. На несложных станках на суппорте имеется специальный паз, в который вставляется выемка на нижней части держателя. Так происходит фиксация режущего инструмента на станке.

Токарный станок для гаража: параметры

В первую очередь определяетесь с массой и типом подключения. Выбирая массу, не стоит стремиться найти самый легкий станок. Очень легкие не дают устойчивости, могут вибрировать при работе, что скажется на точности работы. Да, тяжелые станки устанавливать проблематично, но установка — это единичное мероприятие, в работать придется регулярно. Потому вес — далеко не самый основной критерий выбора.


Слишком большие токарные станки не в каждый гараж можно установить, а небольшие и средние — отличный выбор

Тип подключения — однофазный или трехфазный — это уже важнее. И то, трехфазные можно подключить к 220 через специальные пускатели. Из электрических характеристик важна еще мощность двигателя. Чем она выше тем большую скорость вращения может развить токарный станок. Это общие моменты. Есть еще специальные:

  • Диаметр заготовки, которую можно на станке обрабатывать. Определяется диаметром обработки над станиной и над суппортом.
  • Длинна обрабатываемой детали. Зависит от хода.
  • Перечень операций.
  • Максимальное число оборотов.
  • Способ регулировки — плавный, ступенчатый.
  • Возможность обратного хода.

Размеры обрабатываемых деталей напрямую связаны с размерами станка. Так что тут приходится искать разумный компромисс. Обычно не хочется слишком загромождать гараж, но надо обрабатывать габаритные детали.

Микро и мини токарные станки

Чтобы не загромождать гараж можно найти мини- или микро токарные станки. Они отличаются совсем уж небольшими размерами и малой массой. Например, микро-токарный станок для гаража PROMA SM-250Е имеет размеры 540*300*270 мм и массу 35 кг. Обрабатывать может заготовки длиной 210 мм и диаметром 140 мм. Плавная регулировка скоростей от 100 до 2000 об/мин. Для таких размеров не так уж и плохо.


Токарные мини станки — в гараже им самое место

Несмотря на маленькие размеры, может производить следующие операции:

  • обтачивание поверхностей,
  • нарезание резьбы;
  • сверление;
  • зенкование;
  • развертывание.

Возможны также шлифовка деталей, накатка, заточка инструмента. Основные операции, как видите, присутствуют. Недостаток в том, что на станках такого типа хоть сколько нибудь крупные детали не обработаешь.И еще недостаток конкретно этой модели цена. Стоит этот токарный станок для гаража от 900$.

В той же категории есть китайские JET BD-3 и JET BD-6 (цена 500-600$) и отечественные КРАТОН MML-01 (цена 900$), Энкор Корвет 401 (650$), немецкие Optimum — от 1300$ до 6000$; чешские Proma — от 900$,

Напольные варианты

Тут выбор не так широк, потому что и цены и масса намного выше. Есть несколько проверенных моделей, которые можно установить в гараже.


Это так называемые школьные станки — ТВ 4 (его усовершенствованную версию ТВ 6), ТВ 7 и настольное исполнение ТВ 16. При массе 280 кг (ТВ 4) и 400 кг ТВ 7, желательно наличие отдельного фундамента. Если поставить его просто на бетонный пол, он его разобьет.

Рассмотрим некоторые конструкции дополнительных приспособлений и технических решений, расширяющих технологические возможности сверлильных станков.

Ограничение продольной подачи инструмента с помощью ограничителя

Наладка сверлильного станка на заданную глубину сверления может осуществляться по втулочным упорам на сверле (рис. 1.14.1, а ) или измерительной линейке с упором, закреплённой на станке (рис. 1.14.1, б ). Некоторые станки, кроме линейки, имеют механизмы автоматической подачи с лимбами, которые определяют ход сверла по глубине. Иногда применяют специальный патрон (рис. 1.14.1, в ) с регулируемым упором, который обеспечивает точность сверления по глубине в пределах 0,100,05 мм.

Рис. 1.14.1. Примеры устройств для автоматического обеспечения глубины сверления:

а ) втулочный упор на сверле; б ) линейка и упор на станке; в ) патрон 1 с упором 2

Применение насадки для скоростного сверления

Насадка для увеличения числа оборотов шпинделя (рис. 1.14.2) применяется при сверлении мелких отверстий и устанавливается в шпиндель 1 сверлильного станка.

Рис. 1.14.2. Конструкция насадки для скоростного сверления:

1 – шпиндель станка; 2 – шестерни; 3 – штанга; 5 – корпус насадки

Это достигается двумя парами шестерён 2. Штанга 3, закреплённая в корпусе 4, не допускает вращения насадки вместе со шпинделем, упираясь в колонку станка.

Применение устройств для образования канавок в отверстиях

На рис. 1.14.3, а изображена схема устройства для получения канавки в отверстии расточной пластиной.

Рис. 1.14.3. Схемы устройств для образования канавок в отверстиях:

а ) расточной пластиной (1 – хвостовик; 2 – кондукторная втулка; 3 – пружина;

4 – гильза; 5 – штифт; 6 – заготовка; 7 – расточная пластина; 8 – упор вертикальной подачи);

б ) резцом (1 – упор вертикальной подачи; 2 – скалка; 3 – державка; 4 – резец; 5 – ось; 6 – кондукторная втулка);

в ) шлицевой фрезой (1 – быстросменный сверлильный патрон, 2 – маховичок,

3 – универсальный шарнир, 4, 12 – втулки, 5 – корпус, 6 – гайка,7 – шпиндель фрезы, 8 – заготовка, 9 – фреза, 10 – фиксатор, 11 – защёлка фиксатора)

Хвостовик 1 вставляется в шпиндель станка. В прямоугольное окно устройства вставляется расточная пластина 7, через сквозную наклонную прорезь в которой проходит штифт 5, запрессованный в корпусе устройства. При вертикальной подаче штифт выдвигает пластину в радиальном направлении, и её режущая кромка растачивает в отверстии заготовки 6 кольцевую канавку. Гильза 4, через окна которой проходит расточная пластина. Направляется кондукторной втулкой 2. Бурт втулки ограничивает осевое перемещение гильзы, чтобы растачивание канавки происходило на определённой высоте. Пружина 3 возвращает расточную пластину в исходное положение.

На рис. 1.14.3, б представлена схема устройства для растачивания широких канавок (выемок). В специальной скалке 2 имеется продольный паз, в котором на оси 5 закреплена качающаяся подпружиненная державка 3 с резцом 4. При подаче скалки вниз выступ державки отклоняется вправо кондукторной втулкой 6. Резец врезается в стенку отверстия и при дальнейшем опускании скалки протачивает выемку, длину которой ограничивают предварительной установкой упора 1.

На рис. 1.14.3, в показана схема устройства для образования канавки шлицевой фрезой.

Применение устройства для растачивания конических отверстий

На рис. 1.14.4, а показана схема приспособления для растачивания конуса в заготовке на сверлильном станке.


Рис. 1.14.4. Схемы устройств к сверлильным станкам:

а ) для растачивания конических отверстий; б ) для подрезки торцов

Втулка 10 верхней своей частью вставляется в быстросменный шариковый патрон станка и направляется кондукторными втулками 2 и 5, запрессованными в корпус приспособления, где закреплена заготовка 4. Во втулке 10 помещён валик 7 с пружиной 1. При опускании шпинделя станка валик 7 доходит до неподвижного упора 6. Дальнейшее опускание шпинделя станка с втулкой 10 вызывает радиальное перемещение пластины 8 с расточным резцом 9 благодаря тому, что штифт 3, запрессованный в валике 7, давит на боковую поверхность наклонного паза пластины. Таким образом, вершина резца будет описывать коническую поверхность. При подъеме шпинделя станка пружина 1 возвращает валик 7 и пластину в исходное положение.

Применение устройства для подрезки торцов

На рис. 1.14.4, б показана схема устройства для подрезки торцов на неподвижных заготовках. Хвостовик 1 вращается и подаётся вместе со шпинделем сверлильного станка. В эксцентричное отверстие державки вставляется валик 8 с насадным кривошипом – резцедержателем 7 и резцом 5. В то же время валик связан с втулкой 3, которая своим буртом опирается на шариковый подпятник, установленный на корпусе приспособления. При опускании шпинделя втулка 3 доходит до упора, дальнейшее опускание шпинделя вызывает вращение валика 8 благодаря тому, что цилиндрический конец винта 2 входит в спиральную канавку на валике 8. В результате этого резцу сообщается подача по дуге окружности при подрезке торца заготовки 6. При подъёме шпинделя станка пружина 4 возвращает резец в исходное положение.

Применение устройства для сверления многогранных отверстий

Используя специальное приспособление, на сверлильном станке можно просверлить многогранное отверстие, например, четырёхгранное (рис. 1.14.5, а ), при этом, с помощью приспособления, одновременно выполняются три движения: вращение сверла вокруг своей оси О 1 , движение оси сверла по окружности расчётного диаметра и осевое движение сверла.

Рис. 1.14.5. Сверление четырёхгранного отверстия трёхгранным сверлом:

а ) схема движения при сверлении; б ) общий вид специального приспособления для выполнения схемы движения; в ) устройство плавающего патрона для установки сверла (1 – стакан, 2 – хвостовик, 3 – плавающее кольцо, 4 – сменная втулка, 5 – винт, 6 – втулка, 7 – шарики, 8 – винты)

Специальное приспособление (рис. 1.14.5, б ) устанавливается хвостовиком 3 в шпиндель сверлильного станка. В самом приспособлении тоже есть шпиндель 5, который эксцентрично помещён во втулку 6. В этот шпиндель устанавливают плавающий патрон (рис. 1.14.5, в ) со специальным сверлом, число режущих лезвий которого на единицу меньше числа граней отверстия, т.е. три (рис. 1.14.5, а ). Вращение шпинделя станка через конусный хвостовик 3 и зубчатое колесо 4 передаётся втулке 6 (рис. 1.14.5, б ), вследствие чего находящееся в ней сверло вращается по окружности О 2 (рис. 1.14.5, а ). При вращении втулки 6 (рис. 1.14.5, б ) закреплённое на шпинделе 5 зубчатое колесо 2 обкатывается по внутреннему зубчатому венцу не вращающегося корпуса 1, благодаря чему сверло получает главное вращательное движение вокруг своей оси.

Вращение сверла вокруг своей оси и дополнительное вращение по окружности О 2 имеют противоположное направление, а режущие лезвия сверла описывают прямую линию вдоль стороны прямоугольника. Осевая подача осуществляется опусканием шпинделя станка.

Оснащение сверлильного станка револьверной головкой

Данное усовершенствование (рис. 1.14.6) наиболее эффективно в мелко- и среднесерийном типе производства при последовательной обработке отверстия (отверстий) несколькими инструментами.

Рис. 1.14.6. Общий вид револьверной головки со свёрлами (а ) и одношпиндельного настольно-сверлильного станка, оснащённого револьверной головкой (б )

Такая схема обработки выгодна для обеспечения высокой точности расположения отверстия относительно других поверхностей изделия. Револьверная головка (РГ), как правило, имеет наклонную ось поворота и от трёх до семи гнёзд для установки инструмента. Непосредственно в работе всегда участвует только один режущий инструмент. Каждый последующий инструмент вводится в работу путём ручного или автоматического переключения РГ (в зависимости от конструкции).

Оснащение сверлильного станка многошпиндельной головкой

Данное усовершенствование эффективно в средне- и крупносерийном производстве для одновременного выполнения нескольких технологических переходов всеми инструментами, размещёнными в одной многошпиндельной головке (МГ). Различают универсальные и специальные МГ. Первые позволяют регулировать расстояние между шпинделями и настраиваться на обработку отверстий другого диаметра с иным взаимным расположением и расстоянием. Вторые – лишены такой возможности и применяются только для изготовления одного типоразмера деталей.

Многошпиндельные головки применяются для сверления вертикальных (рис. 1.14.7) или наклонных (рис. 1.14.8) отверстий.

Рис. 1.14.7. Общий вид настольно-сверлильного станка со специальной многошпиндельной головкой для сверления вертикальных отверстий:

1 – многошпиндельная головка; 2 – кондукторная плита;

3 – самоцентрирующее приспособление для установки заготовки

Рис. 1.14.8. Конструкции многошпиндельных головок для сверления наклонных отверстий:

а ) с наклоном от вертикали до 15° (1 – переходник, 2 – многошпиндельная головка, 3 – телескопические валик, 4 – шарнир, 5 – рабочий шпиндель, 6 – гильза, 7 – направляющая втулка, 8 – направляющая, 9 – кондукторная плита, 10 – распорная втулка, 11 – зажимное приспособление, 12 – кондукторная втулка);

б ) с наклоном от вертикали свыше 15° (1 – фланец, 2 – валик-рейка, 3 – рабочий шпиндель, 4 – пиноль, 5 – зубчатое колесо, 6 – зубчатое колесо, 7 – упорный кронштейн, 8 – заготовка, 9 – приспособление, 10 – втулка, 11 – коническая пара, 12 – зубчатое колесо).

Примечательно, что и те, и другие, как правило, имеют в своей конструкции кондукторные плиты с кондукторными втулками.

Для сверления отверстий под углом 15° применяют МГ с раздвижными шпинделями и передачей вращения при помощи шарнирно-телескопических передач (рис. 1.14.8, а ). Через переходник 1 МГ закрепляют на пиноли вертикально-сверлильного станка. Вращение от шпинделя станка сообщается рабочим шпинделям 5 через редуктор 2 и телескопические валики 3 с шарнирами 4. Рабочие шпиндели вращаются в гильзах 6, которые имеют осевое перемещение в наклонно расположенных отверстиях направляющих втулок 7. При движении шпинделя станка вниз направляющие 8 обеспечивают необходимую ориентацию рабочих шпинделей. На направляющих 8 установлены кондукторная плита 9 и распорные втулки 10. При перемещении МГ вниз кондукторная плита упирается в зажимное приспособление 11 с обрабатываемой заготовкой. При дальнейшем движении вниз перемещается только корпус редуктора и рабочие шпиндели. При этом направление перемещения рабочих шпинделей под необходимым углом производится направляющими 7 и кондукторными втулками 12. По окончании сверления шпиндель станка поднимают вверх, при этом сначала выходят из отверстий обрабатываемой заготовки свёрла рабочих шпинделей, а затем поднимается вверх вся многошпиндельная головка. МГ можно переналаживать на обработку другой заготовки. Сменными элементами при этом являются направляющие втулки 7, кондукторная плита 11 и распорные втулки 10. При сверлении отверстий под углом свыше 15° описанная конструкция МГ неприемлема, т.к. в шарнирах телескопических валиков появляются значительные боковые усилия, приводящие к поломке свёрл.

На рис. 1.14.8, б представлена схема работы двухшпиндельной головки для сверления наклонных отверстий в телах вращения при угле наклона свыше 15°. К корпусу сверлильного станка неподвижно крепится фланец 1 с двумя валиками-рейками 2. На валиках 2 посажена подпружиненная двухшпиндельная головка с наклонными шпинделями. Каждый шпиндель 3 установлен в пиноли 4, имеющий на наружной поверхности зубья рейки. С рейками пиноли 4 и валика 2 входит в зацепление зубчатое колесо 5. На шпинделях 3 закреплено цилиндрическое зубчатое колесо 6, кинематически соединённое со шпинделем станка. В центре головки расположен упорный кронштейн 7 с кондукторными втулками. Вращение рабочим шпинделям 3 сообщается от шпинделя станка через втулку 10, коническую пару 11 и зубчатое колесо 12. Обрабатываемую заготовку 8 устанавливают на призму приспособления 9, закреплённую на столе вертикально-сверлильного станка. В исходном положении корпус головки находится в крайнем нижнем положении, и шпиндели 3 отведены назад. При подъёме стола сверлильного станка обрабатываемая заготовка упирается в упорный кронштейн 7 и перемещает корпус головки вверх. При этом вращаются зубчатые колёса 5, и пиноли 4 с рабочими шпинделями 3 перемещаются в направлении заготовки 8, осуществляя сверление отверстий.

Оснащение сверлильного станка многошпиндельной головкой и позиционным поворотным столом

На рис. 1.14.9, а показан фрагмент общего вида вертикально-сверлильного станка, оснащённого многошпиндельной головкой и двухпозиционным поворотным столом с двумя кондукторами. Данная схема позволяет совмещать время обработки одной заготовки и время установки второй.

Рис. 1.14.9. Примеры обработки заготовок на сверлильных станках, оснащённых многошпиндельными головками совместно с поворотными столами:

а ) последовательное сверление двух заготовок, установленных в кондукторах на двухпозиционном поворотном столе с применением специальной 4-х шпиндельной головки;

б ) общий вид станка, вид сверху 4-х позиционного стола станка и схема одновременной обработки трёх заготовок, каждая из которых последовательно проходит обработку тремя разными инструментами

На рис. 1.14.9, б показана схема последовательной обработки отверстия в заготовке с помощью трёхшпиндельной головки на четырёхпозиционном столе станка. На круглом поворотном столе установлены 4 самоцентрирующих патрона, из которых один служит для смены заготовки во время одновременной обработки других заготовок в остальных трёх патронах.

Оснащение сверлильного станка многошпиндельной револьверной головкой

В основе данного усовершенствования – применение револьверной головки, в гнёздах которой установлены многошпиндельные головки, а уже в них – режущие инструменты. На рис. 1.14.10 показан общий вид вертикально-сверлильного станка, к шпиндельной бабке (1) которого прикреплена 6-ти позиционная револьверная головка (2). В каждом гнезде установлена 4-х шпиндельная сверлильная головка (3) с кондукторной плитой.

Рис. 1.14.10. Общий вид вертикально-сверлильного станка

с многошпиндельной револьверной головкой:

1 – шпиндельная бабка; 2 – револьверная головка; 3 – многошпиндельная головка;

4 – станочное приспособление для установки заготовки

На столе станка размещено самоцентрирующее поворотное приспособление (4).

Разработка и применение агрегатных сверлильных станков

В крупносерийном и массовом производстве разрабатывают и применяют специальные многошпиндельные агрегатные станки, скомпонованные из стандартных узлов, включая многошпиндельные сверлильные головки (рис. 1.14.11).


Рис. 1.14.11. Примеры компоновок агрегатных сверлильных станков

Такие станки позволяют одновременно обрабатывать большое число отверстий, расположенных с разных сторон заготовки.

Наибольшее число отверстий, одновременно обрабатываемых на агрегатном станке инструментами одной многошпиндельной головки, определяют в большинстве случаев не потребной мощностью обработки, а наименьшими межцентровыми расстояниями шпинделей головки (табл. 1.14.1). Соответствие между конструкцией детали и возможностями станка следует рассматривать как элемент отработки детали на технологичность в ходе выбора станков для её изготовления.

Таблица 1.14.1

Наименьшие межцентровые расстояния шпинделей

многошпиндельных головок, мм

Диаметр

обрабатываемого

отверстия, мм

Тип многошпиндельной головки:

зубчатая

кривошипная

с шарнирными

муфтами

Технологичность «расширенных» сверлильных работ

В связи с использованием на станках сверлильной группы различных дополнительных приспособлений, требования к технологичности станочных работ и технологичности конструкции деталей, изготавливаемых на этих станках, также изменяются (табл. 1.14.2).

Таблица 1.14.2

Примеры изменения в оценке технологичности конструкции деталей с учётом расширения технологических возможностей сверлильных работ

Нетехнологичная

конструкция

(без дополнительных

технических средств)

Технологичная

конструкция

(с дополнительными

техническими средствами)

Пояснение

Технологичность

обеспечивается за

счёт применения

устройства для

сверления 4-гранного

отверстия

Технологичность

обеспечивается за

счёт применения

устройства для фрезерования канавки

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Посмотрите рис. 1.14.1, в . Как называется втулка, в которую упирается упор 2? Каково её назначение?

2. Сколько должно быть режущих кромок у сверла для сверления трёхгранного отверстия?

3. Посмотрите рис. 1.14.6, б . Сколько инструментов можно разместить на станке?

5. Посмотрите рис. 1.14.9, б . Какие инструменты применяют для обработки отверстий?

6. Возможно ли одновременное сверление отверстий диаметром 6 мм с помощью зубчатой многошпиндельной головки, если расстояние между отверстиями равно 14 мм?

Библиографический список к теме № 1.14

1. Шевляков, И.М. Обработка деталей на агрегатных и специальных станках/ И.М Шевляков, В.Д. Мельниченко. – М.: Машиностроение, 1981.

2. Глазов, Г.А. Комплексная механизация механических цехов в мелкосерийном производстве/ Г.А. Глазов. – Л.: Машиностроение, 1972.

3. Митрофанов, С.П. Научная организация машиностроительного производства/ С.П. Митрофанов. – Л., Машиностроение, 1976.

4. Корсаков, В.С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении/ В.С. Корсаков. – М.: Машиностроение, 1965.

Представляет собой чугунный корпус, закрепленный на левой стороне станины. Назначение передней бабки - осуществление главного движения станка: передача вращающего момента от приводного электродвигателя к обрабатываемой заготовке.
На универсальном станке с помощью конструктивных элементов передней бабки осуществляется привод подачи суппорта с . На станке с ЧПУ функцию перемещения выполняют привода подач и высокоточные ШВП

В передней бабке размещены коробка переключения скоростей и шпиндель, с закрепленным на торце патроном для зажима заготовки.

Коробка скоростей

Коробка скоростей - это набор зубчатых шестерен с двумя кинематическими цепями для ускоренной и замедленной передачи вращения шпинделю.

Переключение скоростей производится рукоятками, выведенными на лицевую панель передней бабки. При этом различное сочетание вошедших в зацепление шестерен определяет число оборотов шпинделя в единицу времени. Соотношение скоростей вращения подчиняется геометрической прогрессии, то есть каждая последующая скорость равна предыдущей, умноженной на одно и то же число.

Коробки скоростей бывают раздельные и совмещенные с передней бабкой. Основная часть раздельной коробки размещена в левой тумбе, устройство перебора скоростей находится в передней бабке. Это необходимо для ограждения шпинделя от воздействия вибраций и нагревания от коробки скоростей.

Большинство же токарных станков имеют совмещенную коробку скоростей, находящуюся в одном месте - передней бабке. Этим достигается компактность конструкции привода шпинделя и сосредоточение управления на одной лицевой панели.

Число оборотов шпинделя настраивается зацеплением зубчатых элементов коробки в различных сочетаниях. Для этих целей современные станки оборудованы однорукояточным механизмом, который одним движением перемещает несколько подвижных элементов коробки.

Преселективный или предварительный механизм переключения скоростей шпинделя является более производительным. На внешнюю панель вынесен поворотный диск с указателем числа оборотов. Токарь совмещает указатель диска с числом оборотов на панели, а затем рукояткой включения переводит станок на вращение с заданной скоростью.

Кроме зубчатых передач в современных станках для привода шпинделя может применяться бесступенчатый метод. Использование приводного электродвигателя с регулируемой скоростью вращения позволяет напрямую подавать крутящий момент на шпиндель. При этом шпиндель может вращаться с любой скоростью в диапазоне, ограниченном характеристиками станка, конструкция передней бабки становится более компактной.* (мин шаг приращения скорости - 1 об/мин)

Шпиндель

Шпиндель - это вращающийся вал, на переднем конце которого закреплен патрон для зажима заготовок. Вращается шпиндель в высокоточных подшипниках качения. Для устранения зазоров передняя опора снабжена регулируемым подшипником с коническим внутренним кольцом.

Настройка подшипника осуществляется специальной гайкой. При затягивании гайки внутреннее кольцо смещается по шпинделю, устраняя зазоры, образовавшиеся в процессе эксплуатации. Задняя опора шпинделя вращается в двух упорных подшипниках, имеющих аналогичную регулировку.

Требования к шпиндельному узлу

Шпиндельный узел является основным элементом токарного станка. От его состояния зависит качество обработки деталей и производительность. Рассмотрим требования, предъявляемые к шпинделю:

  • Точность вращения. Задается соответствующими стандартами. Этот параметр зависит от типа и назначения станка, класса точности. Для специальных станков предусмотрены свои технические условия.
  • Жесткость шпинделя. Также должна определяться соответствующими стандартами. Обычно допустимый прогиб шпинделя определяется по его радиальному биению. Величина прогиба должна быть меньше одной трети величины биения.
  • Виброустойчивость. Эта характеристика влияет на качество готовых изделий.
  • Быстроходность шпинделя. Чем больше скорость вращения, тем выше качество обрабатываемой поверхности. Быстроходность зависит от конструктивных особенностей и назначения станка.
  • Несущая способность. Зависит от выбора шпиндельных опор и правильной подачи смазочных жидкостей.
  • Долговечность. Этот параметр напрямую зависит от качества подшипников, в которых вращается шпиндель.
  • Допустимый нагрев подшипников. Определяется классом точности станка.

Конструкции шпиндельных узлов

Конструкции шпиндельных узлов различаются по многим параметрам: по выполнению конкретных работ и точности их выполнения, габаритам и, как следствие, передаваемой мощности, способу передачи крутящего момента и скорости вращения.

В современных скоростных станках вращение шпинделя уже невозможно в традиционных подшипниках. Здесь применяются воздушные, магнитные опоры вращающегося шпинделя. При этом отклонение от, например, округлости может не превышать 0,2 мкм. Тогда как шпиндель на подшипниках дает отклонение до 1 мкм.

Существуют прецизионные шпиндели с погрешностью обработки всего 0,025 мкм. Такой шпиндель приводится во вращение инерционным приводом. Шпиндель с маховиком разгоняется до заданной скорости, далее происходит отключение от привода и дальнейшее вращение по инерции.

Настройка станка

Cтраница 1


Шпиндельная бабка (рис. 121) представляет собой двухва-ловую коробку. На левом конце вала 12 установлен приводной шкив 13 клиноременной передачи, и сменный шкив 14, от которого передается вращение на коробку подач. На этом же валу установлен блок зубчатых колес / /, переключаемый в положение А и Б поворотом валика с шестигранником, выведенным на переднюю крышку шпиндельной бабки. Рядом с этим блоком расположено зубчатое колесо 10, приводящее во вращение шестеренчатый насос смазки механизмов шпиндельной бабки и коробки подач.  

Шпиндельная бабка устанавливается на поперечине в крайнем положении. Поперечина устанавливается в продольной плоскости в среднем положении на колонне. Колонна, шпиндельная бабка и поперечина закрепляются. К шпинделю прикладывается нагрузка согласно нижеследующей таблице. Нагрузка измеряется с помощью тарированного динамометра, установленного на фундаментной плите или на столе.  

Кинематическая схема токарного автомата мод. КТ61.  

Шпиндельная бабка 4 смонтирована на левой головной части станка, и в ней находится шпиндель, вращающийся в подшипниках качения. В шпинделе станка смонтировано зажимное устройство - цанга, работающая от гидроцилиндра, расположенного на шпинделе. Привод подачи 11 смонтирован на правом торце станины.  

Шпиндельная бабка с задним центром и обрабатываемым колесом движется в радиальном направлении. Эти станки предназначены для нарезания зубчатых колес малых диаметров, шлице-вых валиков и цилиндрических зубчатых колес, изготовляемых за одно целое с валом. Во втором случае нарезаемое колесо одним концом закреплено в шпинделе, а другим поддерживается люнетами или задней бабкой. Червячная фреза расположена за нарезаемым колесом и закреплена на оправке фрезерного суппорта, который перемещается по горизонтальным направляющим станины.  


Шпиндельная бабка базируется на горизонтальной плоской направляющей и вертикальной направляющей 3, расположенной в плоскости, проходящей через ось шпинделя. С точки зрения уменьшения смещения шпинделя от тепловых деформаций такое базирование является лучшим. На рис. 33 показана коробка скоростей станка средней гаммы, размещаемая в тумбе. Шкиву 8 движение сообщается от электродвигателя зубчатым ремнем.  

Развертка коробки скоростей станка средней гаммы.  

Шпиндельная бабка сделана с двойным перебором (с передаточным отношением т и Те) Вследствие размещения его на двух валах зубчатые колеса имеют небольшие диаметры.  

Многооперационный станок.  

Шпиндельная бабка 4 перемещается по вертикали. Во время выполнения очередной операции на станке осуществляются движения для выбора из магазина следующего инструмента - магазин поворачивается и располагает очередной инструмент против механической руки, которая его захватывает и вынимает из гнезда. По сигналу из узла управления автооператор 2 опускается вниз, инструмент вынимается из шпинделя, механическая рука поворачивается на 180, в шпиндель вставляется новый инструмент, где он автоматически зажимается, а предыдущий возвращается в магазин на его прежнее место.  

Шпиндельная бабка 3 представляет собой коробчатый литой корпус, установленный на верхнюю плоскость стола. В расточках корпуса устанавливается четыре пиноли. Концы пинолей входят в отверстия валов червячных колес, передающих им вращение. Валы червячных колес смонтированы в подшипниках скольжения и от осевых перемещений ограничены упорными шарикоподшипниками. В конусные отверстия пинолей вставляются поводковые центры.  

Передняя бабка . Многие заводы модернизируют устаревшие ступенчато-шкивные токарные станки для использования их в условиях крупносерийного и массового производства путем уста­новки новой передней бабки упрощенной конструкции.

Например, на одном из ленинградских заводов была спроек­тирована и изготовлена односкоростная шпиндельная бабка (рис. 21), которая на специальной промежуточной плите мо­жет устанавливаться на модернизируемых токарных станках раз­личных конструкций.

Привод передней бабки осуществляется через клиноременную передачу непосредственно от электродвигателя мощностью 5,8 или 7 КВТ, сообщающего шпинделю 1500 об/мин.

Передняя бабка состоит из литого корпуса 20 и крышки 2, ко­торая присоединяется к корпусу винтами 9. В центре предусмот­рел сапун 5.

Шпиндель жесткой конструкции смонтирован на высокоточ­ных подшипниках качения. В передней опоре установлены два парных конических роликовых подшипника 3 класса А. Регулиров­ка зазора в подшипниках 3, а при необходимости и создание опре­деленного натяга производится гайками 4 через уплотнительное кольцо 19.

Рисунок 21

Задняя опора состоит из двух радиальных шариковых под­шипников 15 класса АВ, которые закрепляются на шейке шпинде­ля гайкой /3. На заднем конце шпинделя установлен на шпонке 14 приводной шкив и связанный с ним шкивом 12. Последний служит для передачи вращения механизму подач станка. .

Между опорами на шпинделе.посредством шпонки 6 и стопо­ра 17 закреплен тормозной шкивом 16, который охватывается дву­мя тормозными колодками 10. Управление тормозными колодками производится рукояткой 18 (показана на чертеже штриховой ли­нией), расположенной с передней стороны бабки. Рукоятка IS имеет два фиксированных положения: «включено» и «выклю­чено».

С рукояткой 18 связан дисковый кулачок 7, который воздейст­вует на конечный выключатель 5.

При переводе рукоятки 18 из положения «включено» в поло­жение «выключено» сначала происходит отключение электродви­гателя, а затем торможение шпинделя.

Фрезерная бабка легкого типа. На заводах широко применяет­ся модернизация горизонтально-фрезерных станков для скорост­ного фрезерования вертикальным шпинделем. В этом случае ис­пользуются вертикальные фрезерные бабки с ременной передачей от электродвигателей.

Подобная фрезерная бабка с приводом показана на рис. 22. Корпус 3 жесткой конструкции прикреплен к зеркалу станины. Шпиндель 2 с маховиком 1 получает вращение через клиноременную передачу от вертикального фланцевого электродвигателя, установленного на кронштейне 5. На валу электродвигателя и на конце шпинделя сидят ступенчатые шкивы 7 и 4.



Рисунок 22

Для переброски ремней со ступени на ступень и для натяже­ния их кронштейн-салазки 8 с электродвигателем могут переме­щаться по направляющим балки 6, установленной на станине вме­сто хобота. Для перемещения салазок 8 служит винт 10 с гай­кой 9.

Шпиндель монтируется на подшипниках качения; в нижней опоре его установлены два конических роликовых подшипника, а в верхней - два шариковых. Подшипники "смазываются и охлаж­даются маслом, которое поступает от насоса по трубопроводу 5 и отводится в резервуар по трубопроводу 11.

Фрезерная бабка тяжелого типа. На ряде машиностроительных заводов широкое применение получили фрезерные бабки среднего и тяжелого типов для модернизации мощных продольно-строгаль­ных и продольно-фрезерных станков устаревших конструкций в целях максимального использования свойств современного режу­щего инструмента.

На рис. 23показана развертка фрезерной бабки. Шпин­дель смонтирован в выдвижной гильзе 2 на подшипниках каче­ния. Закрепление гильзы производится двумя надежными зажима­ми 4. Вставка 3 служит для предохранения гильзы от проворачи­вания.

Приводная втулка 7 смонтирована на отдельных конусно-роликовых подшипниках 5 и связана со шпинделем шестишлицевым соединением; она несет на верхнем своем конце массивный маховик 8. .

Привод бабки осуществляется от фланцевого электродвигателя мощностью 25 КПД. Конец вала электродвигателя входит на шпон­ке в полый вал-шестерню 10, передающий вращение через шестер­ню 9 валу 22 и далее через сменные колеса 21 и 20 шлицевому ва­лу 19.

На валу 19 находится подвижной трехскоростной блок ше­стерен 16, управляемый поводком 17. Подвижной блок может входить в зацепление с шестернями 12, 15 и 18, жестко закреплен­ными на полом валу 23. От последнего вращение передается при­водной втулке 7 через шестерни 14 -б. Кроме того, от вала-ше­стерни 10 вращение передается валику, на конце которого за­креплен эксцентрик 13, приводящий в действие плунжер масляно­го насоса.

При условии изготовления специальной каретки в соответст­вии с размерами направляющих траверсы станка эта фрезерная бабка может быть использована для модернизации различных ти­пов продольно-фрезерных станков, а также при создании специ­альных торцефрезерных станков.