Шпиндель токарного станка

Механизм подачи

Механизм подачи сообщает суппорту необходимое направление движения. Задаётся направление трензелем. Сам трензель находится в корпусе передней бабки. Управление им происходит посредством наружных рукояток. Кроме направления можно изменять и амплитуду движения суппорта при помощи сменных шестерней разного количества зубьев или коробки подач.

В схеме станков с автоматической подачей имеются ходовые винт и валик.  При проведении работ высокой точности исполнения используется ходовой винт. В остальных случаях – валик, что позволяет дольше сохранить винт в идеальном состоянии для выполнения сложных элементов.

Принцип действия

Металлообрабатывающие станки 1А616 работают по такому принципу:

• Деталь перед обработкой фиксируют в патроне оборудования или между центрами.
• Резцы крепятся в своем держателе на суппорте. Одновременно можно установить не более четырех режущих элементов.
• Для проведения манипуляции по сверлению или нарезанию внутренней резьбы, подходящий инструмент фиксируют в пиноли задней бабки.
• Основная обработка заготовки проводится за счет сочетания поступательно-вращательного движения резака и оборотов детали. Такая конструкция позволяет производить обработку цилиндрических, конических и фасонных деталей, включая винтовые и торцовые части.

На токарном станке по металлу 1А616 передача вращательного момента на шпиндель и заготовку производится с использованием ременного шкива, который размещен между опорами. При необходимости, замену клиновидного ремня можно выполнить без снятия шпинделя. В конструкции данного оборудования предусмотрен принцип раздельной передачи на суппорт. Он может передвигаться при помощи ходового винта или валика. В обмотке мотора участвует стартер постоянного тока, обеспечивая эффективное торможение привода.

Шпиндель токарного станка 16К20. Ремонт шпинделя токарного станка

Шпиндель — одна из ответственных деталей станка, от точности и жесткости которого зависит качество выполняемых на станке операций. Отклонения от формы и размеров поверхностей шпинделя допускаются в очень узком диапазоне, поэтому к ремонту шпинделей предъявляются повышенные требования. Определена специфика ремонта концов шпинделей, которые имеют коническое отверстие и резьбу, посадочную шейку или конус для базирования технологической оснастки. Если во время ремонта изменить размеры поверхностей конца шпинделя, то нужно будет менять или переделывать прилагаемую к станку технологическую оснастку. Поэтому при ремонте стремятся восстановить его в начальных размерах, особенно это касается поверхностей концов шпинделя.

Выбор способа восстановления основных поверхностей шпинделя производят в зависимости от величины их износа.

При износе поверхностей шпинделя до 0,05 мм на сторону вначале выполняют предварительное шлифование для восстановления геометрической формы поверхностей и хромирование, после чего окончательно шлифуют, снимая слой до 0,03 мм на сторону.

Поверхности шпинделей, имеющие износ более 0,05 мм на сторону, подвергают наращиванию металлом одним из известных способов, затем — механической обработке.

Коническое отверстие на конце шпинделя при восстановлении обычно шлифуют, затем торец шпинделя подрезают по конусному калибру. Торец фланца шпинделя также подрезают после восстановления шлифованием конусной посадочной шейки на конце шпинделя.

Резьбы у шпинделей при ремонте обычно прорезают до полного профиля, а нестандартные гайки к ним изготовляют заново.

При восстановлении шпинделей нужно выбирать такие способы ремонта, которые параллельно с восстановлением начальных размеров обеспечивали бы повышение износостойкости поверхностей.

Ремонтный чертеж шпинделя токарного станка показан на рис. 27. В табл. 14 приведен технологический маршрут ремонта шпинделя.

Технические характеристики

Приведенные в техническом паспорте параметры помогают определить, то ли это устройство, которое необходимо вам для работы. Предлагаем рассмотреть приведенную информацию.

Основные параметры

• Тип — токарно-винторезный, универсальный.
• Серия — 1А616.
• Точность — Н (нормальная).
• Высота центров — 165 мм.
• Расстояние между центрами — 710 мм.

Шпиндель

Вал для закрепления заготовки в зажимном патроне:

• Пределы скоростей (прямые и обратные вращения) 9–1800 оборотов в минуту (при необходимости можно заказать с быстротой от 11 до 2240 оборотов в минуту).
• Диаметр отверстия 35 мм.
• Внутренний конус Морзе N5.
• Действует торможение шпинделя и блокировка рукояток.

Суппорт и подачи

Суппорт (поддержка) — подвижный элемент, узел для закрепления режущих инструментов или заготовок:

• Резцедержатель — 4 резца.
• Державка резца (наибольшие размеры 20х25).
• От опорной поверхности до линии центров 25 мм.
• От оси центров до кромки резцедержателя 170 мм.
• Один передний суппорт с одной резцовой головкой.

• Продольное max 670 мм (одинаковые показатели от руки, по валику и по винту).
• Поперечное max 195 мм (от руки и по винту, по валику нет такой возможности).

На одно деление лимба:

• Продольное 1 мм.
• Поперечное 0,05 мм.

На 1 оборот лимба:

• Продольное 110 мм.
• Поперечное 5 мм.

Подачи — перемещение режущего элемента или заготовки за один оборот или рабочий ход:

В станках данной серии установлены пределы продольной и поперечной подачи в пределах 0.065 — 0.91 мм/оборот шпинделя.

Резцовые салазки

Один из элементов суппорта. На нем закреплен держатель для резцов. Его можно перемещать вручную вдоль поворотной части суппорта.

• Максимальный угол поворота 90°.
• Деление шкалы, цена 1°.
• Максимальное перемещение 120 мм.
• Одно деление лимба, цена 0,05 мм.
• Один оборот лимба провоцирует перемещение на 3 мм.

Задняя и передняя бабка

Задняя бабка — узел, который помогает в поддержке изготавливаемой детали. Также в ней можно закрепить инструмент для внешней обработки изделия. При тяжелых условиях работы есть возможность закрепления конструкции с помощью затяжных болта и гайки.

• Конус внутренний Морзе 4.
• Пиноль максимально перемещается на 120 мм.
• Одно деление шкалы перемещения пиноли = 1 мм.
• Поперечное смещение 10 мм (вперед и назад).

Передняя бабка — механизм, который двигается, получая импульс от коробки скоростей посредством ремней и разгруженного приемного шкива. Благодаря ему есть возможность:

• увеличить восьмикратно передачу движения между подачей и шпинделем при нарезании резьбы;
• нарезать правые и левые резьбы.

Электрооборудование

В станке действуют — электродвигатель главного движения:

• Мощность 4 квт.
• 1450 оборотов при частоте 50 Hz.

• Мощность 0,125 кВт.
• Обороты 2800 при частоте 50 Hz.

Конструкция КПП станка

Коробка скоростей в этой модели токарного аппарата включает:

• 3 цилиндра, располагающиеся один за другим с 3 подшипниками;
• 3 одиночные шестеренки, которые образуют две активные шестерни.

Эти узлы дают вращение оси, через вал, рабочие передачи зубчатого типа. В случае если потребуется задать увеличенную частоту оборотов оси, то она за счет кулачковой муфты подсоединяется прямо к валу.

Регулирование требует совершения последовательных действий, совершаемых вручную:

1. Определение держателя резцов в нужное положение;
2. Регулировка позиции задней бабки агрегата;
3. Контроль суппорта (основной модуль).

Задняя бабка

Опорный узел, предназначенный для поддержания заготовки соосно со шпиндельной головкой, называется задней бабкой. В состав задней бабки входит пиноль – подвижное устройство, перемещаемое вдоль оси заготовки при помощи винта, приводимого в движение маховиком подачи.

Цифрами обозначены:

1. Маховик подачи.
2. Рычаг эксцентриков фиксации корпуса.
3. Фиксатор пиноли.
4. Корпус задней бабки.
5. Пиноль.
6. Центр.
7. Технологические отверстия.
8. Основание корпуса.
9. Болт поперечного перемещения корпуса.

Перед началом работы рекомендуется сдвинуть заднюю бабку в сторону шпинделя и проверить их соосность визуально. В случае возникновения сомнений, в шпиндельной головке зажимают один конец тестировочного стержня (заготовки), а центром сдвинутой на свое место задней бабки подпирают второй конец. Затем по направляющим станины передвигают по всей длине стержня жестко закрепленный микрометр. Щуп прибора должен касаться стержня – так проверяется осевое биение заготовки. Если биение существует, то под основание задней бабки подкладывают тонкие регулировочные пластины, стремясь свести осевое биение к минимальным значениям или к нулю.

Задняя бабка может выполнять не только функции опорного элемента, но и быть держателем некоторых видов инструмента. Сверло, метчик, проходной резец для внутренней обработки – многие из этих предметов могут быть закреплены в пиноли.

Внутренняя часть пиноли обработана под конус Морзе, поэтому и хвостовики инструмента должны быть иметь этот конус. Конструкция задней бабки сделана так, что при вращении назад, пиноль втягивается в корпус на определенную глубину. В это время в торец инструмента, вставленного в пиноль, упирается торец двигающего ее винта. Таким способом инструмент выталкивается из пиноли.

Простота конструкции задней бабки не отменяет необходимости ее регулировки, настройки или ремонта.

После длительной эксплуатации или по мере необходимости проводят ревизию задней бабки. В случае проведения ремонта, после выполнения всех необходимых работ или замены деталей, проводят регулировку задней бабки, которая называется юстировкой.

При любых работах по регулировке и настройке металлорежущих станков не применяются регулировочные пластины из дерева из-за их мягкости.

Основные параметры ВМШ

Основные параметры: мощность и момент двигателя, частоты вращения, допустимые силы резания, -назначались на основе анализа режимов обработки стальных и алюминиевых заготовок торцовыми, длиннокромочными, концевыми, дисковыми фрезами, а также расточным, сверлильным и резьбообрабатывающим инструментом (сверла, развертки, резцы и т.п.). В качестве материала инструмента использовались твердый сплав и керамика. При выборе режимов обработки учитывалось то обстоятельство, что при разгоне вышеопределенных частот вращения в коническом соединении оправки и шпинделя может возникать зазор, который необходимо исключить. Основные параметры разработанных в рамках государственного контракта ВМШ представлены в таблице.

Рис.5. ВМШ HSK 100 (продольный разрез)

На рис. 5 приведена конструкция ВМШ с конусом HSK-A100. Ротор 1 электродвигателя устанавливается с натягом для передачи момента на шпиндель 2. Влияние электромагнитных полей двигателя уменьшается кольцами 3 из немагнитного материала, которые могут использоваться и для балансировки. Шпиндель 2 вместе с ротором электродвигателя и другими вращающимися деталями балансируется до обеспечения остаточного дисбаланса, при котором центр тяжести шпинделя смещается не более чем на 1…2 мкм. Статор 4 с рубашкой охлаждения 7 устанавливается в корпусе 5 ВМШ и охлаждается при подаче жидкости в полость 6 этой рубашки. С помощью той же системы происходит охлаждение подшипников. Передней опорой шпинделя служат сдвоенные радиально-упорные шарикоподшипники 8 и 9, натяг в которых обеспечивается пружинами 10 (при высоких частотах вращения) и пневматическим цилиндром 11 (при меньших частотах и больших нагрузках). Инструмент устанавливается в оправке 12, которая закрепляется с помощью механизма зажима 13 на шпинделе, базируясь в соединении 14 типа HSK-A. Разжим оправки 12 проводится при подаче масла под давлением в правую полость 15 гидроцилиндра 16, подвижный корпус которого через прихват 17 связан со шпинделем 2. Таким образом, при разжиме оправки 12 осевое усилие разжима пружины воспринимается опорами шпинделя лишь частично. Контроль углового положения шпинделя проводится датчиком , который состоит из намагниченного диска 18, закрепленного на шпинделе, и считывающей головки 19, установленной на фланце корпуса. Датчики колебаний 20 и перемещения переднего конца 22 расположены в корпусе ВМШ. Датчики температуры расположены в непосредственной близости к наружным кольцам опор и на рис. 5 не показаны. Подача СОЖ проводится через сопла 23 или через отверстие в тяге 24 механизма зажима 13.

Изготовление передней (задней) бабки

Для самодельного станка можно своими руками сделать переднюю бабку. Подойдут:

• доска из дерева;
• толстая фанера (10 мм);
• металлический лист небольшой толщины, который можно резать ножницами по металлу.

Проще сделать переднюю бабку, если основой для токарного станка выбрана дрель. Необходимо своими руками сделать подставку, где дрель будет закреплена жестко и ее ось будет строго горизонтальна.

Оба центра бабок должны крепиться жестко, это важное условие. Для задней бабки следует предусмотреть возможность движения по оси вращения и крепкую фиксацию в нужном месте

Тип электропривода и его мощность подбираются своими руками в зависимости от будущего назначения токарного станка. Но мощность двигателя не должна быть менее 250 Вт, иначе ничего толкового на станке не выточить.

Классификация шпинделей по типу, размеру и диаметру

Есть различные основания для классифицирования. Первая, она же, пожалуй, основная, – это то, для какого оборудования предназначен узел. Безусловно, для разных станков и электрооборудования необходимы различные приборы.

Второй принцип различения – это типоразмер. Аппараты бывают разных размеров, предназначены для промышленного использования и частного применения. В связи с этим и расходные детали нужны самые разные – покрупнее помельче. Если вы хотите заменить шпиндель на собственном станке, то обязательно при покупке необходимо указать номер своего оборудования, название и год выпуска (могут быть разные модификации).

Ну и последняя, но не по назначению, классификация – по виду. Валы могут быть:

• Коллекторные. Это устройство, включающее цанговый валец высокоскоростного типа. Основные сферы использования – фрезерные станки, а также операции по нанесению гравировки.
• Специализированные на высоких оборотах. Они позволяют достигать значительной скорости металлообработки, поэтому повышается производительность. Но так как хорошее качество может быть достигнуто только при большой точности, то применяются высокоскоростные модели в основном только на оборудовании с ЧПУ. Купить такие станки можно на сайте .
• Конструкция со встроенным охлаждением. Охлаждающая система может подавать через деталь или жидкость, или холодный воздух. Это повышает скорость резания и степень шероховатости поверхности, а трение становится меньше, поэтому и износ тоже приходит позже.

Есть и еще одна классификация – по производителю. Конечно, европейское изготовление более предпочтительно, чем китайское. В Европе часто используют фарфоровые подшипники, которые дают очень положительные качества работы.

Передняя бабка токарного станка своими руками

Передняя бабка для токарного станка без проблем  изготовляется самостоятельно.

Для этой цели понадобится:

• Деревянная доска.
• Фанера, толщиной десять миллиметров.
• Тонкий лист металла, который разрезается специальными ножницами.

Переднюю бабку намного проще изготовить своими руками, если основой данного устройства составляет обычная ненужная дрель. После этого будет необходимо только смастерить подставку, которая впоследствии и будет закрепительной платформой для дрели, имеющая строгую горизонтальную ось.

Середину передней и середину задней бабки нужно обязательно надежно закреплять, это крайне необходимо. Для задней бабки необходимо заранее установить рамки возможностей оборачивания по оси и жесткое закрепление на месте.

Мощность электрического мотора следует подбирать самостоятельно, опираясь на предназначение токарного устройства. Хотя мощность двигателя не нужно брать на менее, чем на 250 Вт. В противном случае не удастся выточить ни одной необходимой детали.

Применение ЧПУ

Современные токарные станки, особенно иностранного производства, имеют числовое управление. Это позволяет добиться высокой точности обработки.

Особенностями таких станков являются следующие нюансы:

1. Все подвижные органы станка управляются мини блоком управления. Станок имеет сложную электрическую схему.
2. Все параметры станка с ЧПУ точно соответствуют ГОСТу и также расписаны в паспорте оборудования. Здесь указаны показатели точности, габариты, скорость.
3. Станки такого рода могут работать в домашних условиях, поскольку имеют небольшой размер, но при этом выдерживают поразительно высокие для своих габаритов нагрузки.
4. Оборудование имеет индикацию, а также табло для ввода информации.
5. Настольные станки с ЧПУ используются для высокоточной обработки небольших деталей. При этом у домашнего производства получается высокий показатель рентабельности.

Важно!
Большинство таких станков производят за границей, а потому они не соответствуют Российскому ГОСТу.

Устройство передней бабки

Основным узлом передней баки является шпиндель. Шпиндельная бабка закреплена на левом краю станины. Это наиболее важная деталь из всей конструкции.

Во внутреннем коническом отверстии шпинделя фиксируются различные необходимые приспособления, инструменты, оправки.

Как работает

Движение шпинделю передается от шкива клиноременной передачи. Все валы и сам шпиндель установлены на опорах качения.

При прямом направлении вращения у станка, необходимы большие крутящие моменты. Это возникает за счет большого числа дисков, которые расположены в левой части фрикционной муфты.

Если коробка передач закреплена в тумбе станины, то со шпинделем она связана ременной передачей. Такие модели оборудования названы станками с разделенным приводом.

Для чего она нужна?

Передняя бабка осуществляет основное движение и передает вращательный момент от приводного электродвигателя непосредственно к заготовке.

Если станок универсальный, то на нем передняя бабка с помощью конструктивных элементов осуществляет привод подачи суппорта с режущим инструментом.