Как сделать карусельный станок
Токарно-карусельные станки – назначение, устройство, популярные модели
Токарно-карусельный станок, который пришел на смену устройствам лобового типа и практически полностью вытеснил их с рынка, разработан для обработки заготовок, отличающихся внушительным диаметром и массой, но имеющих небольшую длину.
Двустоечный токарно-карусельный станок 1525Ф2
Применение и преимущества станков токарно-карусельной группы
Используя токарно-карусельные станки, занимаются обработкой габаритных маховых колес, шестерен и других похожих деталей. Технические возможности таких устройств позволяют совершать следующие технологические операции:
Токарно-карусельные станки оснащаются также специальными приспособлениями, поставляемыми отдельно, что позволяет выполнять на этом оборудовании еще и следующие операции: фрезерование, долбление, нарезание резьбы разного типа, обработку фасонных поверхностей с использованием электрокопировального устройства, шлифование, обработку заготовок с применением упоров. Характеристики токарно-карусельных станков делают возможной обработку произведенных из черных и цветных металлов заготовок с диаметром до 25 м.
Одностоечный станок 1516
Главное движение в станках рассматриваемой группы совершает рабочий стол (планшайба), на котором зафиксирована деталь. Движение подачи, как и во всех токарных станках, в токарно-карусельном оборудовании совершает суппорт.
Карусельный станок благодаря особенностям конструкции отличается высокой безопасностью, надежностью, простотой в обслуживании и эксплуатации. Среди наиболее значимых преимуществ такого оборудования стоит выделить следующие:
Однако, как отмечают многие специалисты, к наиболее важным преимуществам, которыми обладают токарно-карусельные станки, относится безопасность их эксплуатации.
Как устроены токарно-карусельные станки
Наиболее значимым элементом конструкции станков токарно-карусельной группы является их рабочий стол, на котором размещена планшайба. Именно здесь фиксируется заготовка, требующая обработки. Рабочая поверхность стола располагается в горизонтальной плоскости, что упрощает процесс установки на него заготовок со значительными габаритами и весом.
В зависимости от модели и особенностей конструкции среди станков токарно-карусельной группы выделяют одно- и двухстоечные. На первых устанавливается планшайба диаметром до 1600 мм. Такие агрегаты применяются для работы с заготовками, имеющими диаметр до 1500 мм. Более впечатляющими характеристиками обладают двухстоечные агрегаты, на которых может устанавливаться планшайба диаметром до 25000 мм, что дает возможность обрабатывать очень габаритные заготовки.
На станине двухстоечного агрегата, расположенной в вертикальной плоскости, есть две направляющие, по которым перемещается поперечина со смонтированными на ней двумя суппортами – револьверным и расточным. Суппорты станка, в свою очередь, перемещаются по горизонтальным направляющим поперечины.
Основные узлы токарно-карусельного оборудования на примере станка 1512
В револьверный суппорт, который может совершать движение в вертикальном и горизонтальном направлениях, входят продольная каретка и ползун, перемещающийся по вертикальной оси. Именно на ползуне монтируется револьверная головка со специальными отверстиями для установки режущего инструмента. При помощи револьверного суппорта и закрепленного в ней режущего инструмента выполняются такие технологические операции, как обработка наружных поверхностей, сверление отверстий, подрезание торцов детали.
Конструкция расточного суппорта включает продольную каретку, на которой монтируется поворотный механизм. В последнем имеется ползун с установленным на нем резцедержателем. При помощи расточного суппорта и инструментов, закрепленных в нем, выполняются обработка конических поверхностей, растачивание отверстий и прорезание внутренних канавок.
На одностоечных станках токарно-карусельной группы устанавливается боковой суппорт, состоящий из продольной каретки, ползуна и резцедержателя. Назначение такого суппорта заключается в том, чтобы обеспечить обработку наружных поверхностей.
Планшайба карусельного станка
Использование одновременно двух режущих инструментов в процессе обработки особенно актуально в сфере тяжелого машиностроения – при производстве гидравлических турбин, генераторов и других деталей, отличающихся большими габаритами и весом.
Основные особенности оборудования
Выбирая станок токарно-карусельной группы, следует учитывать следующие его характеристики:
Обработка на станках токарно-карусельной группы осуществляется на высоких скоростях. Это допустимо потому, что заготовка и шпиндель не испытывают значительных консольных нагрузок, так как планшайба закреплена на рабочем столе особым образом.
Кроме основного движения и движения подачи, на станках данной группы используется совершаемое поперечиной (ее также называют траверсой) дополнительное движение. С его помощью режущий инструмент подводится к поверхности обрабатываемой заготовки.
Как уже говорилось выше, детали большого диаметра (16,5–25 м) обрабатывают на двухстоечных станках токарно-карусельного типа, а одностоечные агрегаты используют для заготовок с меньшими габаритами. Системы ЧПУ устанавливают на одностоечные карусельные устройства, что позволяет использовать такое оборудование для обработки деталей со сложной конфигурацией, характеризующихся наличием как прямолинейных, так и криволинейных образующих.
Токарно-карусельный станок с ЧПУ
Что характерно, на токарно-карусельных станках, оснащенных ЧПУ, не устанавливается боковой суппорт: все технологические операции на них выполняются за счет использования револьверного суппорта, работой которого, как и приводом основного движения, управляет специальная программа. Вводимая в блок управления станка, она отвечает за выполнение таких технологических операций, как:
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:
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).
Популярные зарубежные станки токарно-карусельной группы
На отечественном рынке представлен большой выбор токарно-карусельного оборудования от зарубежных производителей. О наиболее популярных моделях и торговых марках стоит сказать отдельно.
Хорошее соотношение цены и качества демонстрируют станки от китайской компании Dalian Guofeng Machine Tools, в маркировке которых присутствует буква «С».
5231, 5240, 5250, 52630
Данные модели относятся к категории токарно-карусельного оборудования двухстоечного типа, по своим техническим характеристикам они во многом похожи на станки завода им. Г.М. Седина. Эти устройства позволяют с достаточно высокой точностью осуществлять токарную обработку заготовок, характеризующихся как простой, так и сложной конфигурацией.
Dalian Guofeng Machine Tools C5250 — cтанок от китайского производителя
Это одностоечные модели токарно-карусельного оборудования, мощность которого варьируется от 22 до 45 кВт. На агрегатах данных моделей установлена упрощенная система ЧПУ – цифровая индикация, с помощью которой управление работой токарно-карусельного станка становится более удобным, простым и эффективным. Данные станки, приводы перемещения по осям X и Z которых оснащены дополнительными сервомоторами, также отличаются высокой надежностью и точностью выполнения обработки.
Если рассматривать более качественное (а значит, и дорогостоящее) токарно-карусельное оборудование от зарубежных производителей, представленное и пользующееся популярностью на отечественном рынке, то стоит отметить продукцию швейцарской компании ENCE GmbH. Данный производитель предлагает оборудование нескольких серий.
Станок Dalian Guofeng Machine Tools C5116
На оборудовании данных моделей обрабатывают заготовки, диаметр которых находится в интервале 315–500 см. На станках этой серии не устанавливается система ЧПУ, но при необходимости оснастить их такой системой можно очень оперативно. Двухступенчатый привод, реализующий главное движение, оснащается электродвигателем, частоту вращения вала которого можно изменять по 16 ступеням. На этих токарно-карусельных станках использованы два типа направляющих: вертикальные – скользящие, горизонтальные – гидростатичного типа (они выступают в роли разгрузочных элементов).
Как понятно из обозначения, на этих устройствах обработке подвергают детали с диаметром 125–200 см. Агрегаты этой серии оснащены роликовыми направляющими, в подвижные узлы которых установлены высокоточные подшипники качения. Вертикальный и четырехпозиционный суппорты данных токарно-карусельных станков гидравлически сбалансированы, что повышает точность обработки. Надежности оборудование данной серии способствует и то, что оно оснащается электрическими компонентами от известной компании Siemens.
Это токарно-карусельное оборудование, оснащенное системами ЧПУ, от компаний Siemens Fanuc. Среди важных конструктивных особенностей оборудования данной серии стоит выделить сервомотор с коробкой передач ZF (Германия) и термически симметричный рабочий стол. Выпускается данное оборудование, характеризующееся высокой скоростью обработки и низким уровнем шума, в трех основных категориях: стандартной, тяжелой и высокоточной.
Говоря о специализированном токарно-карусельном оборудовании от западных производителей, представленном на отечественном рынке, нельзя не упомянуть станки с числовым программным управлением, выпускаемые под торговыми марками VWEN и SENQ. На таких устройствах можно обрабатывать заготовки не только из черных и цветных металлов, но и из сплавов, содержащих в своем составе керамику и фарфор. Диаметр деталей, с которыми работают на этих токарно-карусельных станках, доходит до 10 м.
Токарно-карусельный станок
Технико-экономические показатели станка
Для обработки деталей, имеющих крупногабаритные диаметральные или линейные размеры, а также обладающие большой массой, применяются токарно-карусельные станки. В реферате пойдет речь о токарно-карусельном станке 1512. Эта модель станка была выпущена еще в СССР в 40х годах. Но несмотря на почетный возраст, данная модель используется в производстве и сейчас. Эта модель станка является основой для создания разного рода модификаций, которые используются не только на территории России, но и за рубежом. А все благодаря высокой надежности, технологичности и универсальности станка. Общий вид токарно-карусельного станка 1512 приведен на рисунке 1.
Рис. 1 Токарно-карусельный станок 1512
Токарно-карусельный станок модели 1512 представляет из себя универсальный станок, обладающий одной стойкой. Эта модель позволяет обрабатывать различные изделия, изготовленные из черных и цветных металлов. Наилучшим образом потенциал станка раскрывается в условиях серийного и мелкосерийного производства. На данном оборудовании разрешена токарная обработка деталей, не превышающих 1250 мм в диаметре, 1000 мм в высоту и 3200 кг по массе (при 5-80 об/мин планшайбы).
Область применения станка достаточно обширна. В возможности этого оборудования входит обработка тел вращения (обтачивание и растачивание цилиндрических и конических поверхностей), обработка линейных плоскостей (внутренних и наружных), отрезка и проточка канавок, нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание. Также есть возможность изготовления деталей по заданным размерам с использованием упоров.
Суммарная энергоемкость оборудования равняется 37 кВт. В нее входит общее потребление электроэнергии станка.
Станок обладает 18ю скоростями вращения планшайбы, частота оборотов которой входит в следующий предел: 5-250 об/мин. Столько же скоростей отведено для работы подачи. Диапазон подач верхнего и бокового суппорта составляет 0,03-12,5 мм/об, чему соответствует скорость установочных перемещений 5-1800 мм/мин. Наибольший допустимый крутящий момент на планшайбе составляет 20000 Н*м. Максимальное усилие, оказывающееся на инструмент, за один проход не должно превышать 35 кН.
Выбор технических характеристик
Основным рабочим органом станка является планшайба, на которой закрепляются изделия. Диаметр планшайбы составляет 1120 мм.
Станок оснащен двумя суппортами – вертикальным и боковым.
Вертикальный суппорт обладает пятипозиционной револьверной головкой, способной автоматически фиксироваться на каждой позиции. Она устанавливается в отверстие диаметром 70 мм. Поворот осуществляется путем нажатия клавиши на пульте управление. За вращения головки отвечает отдельный электродвигатель. Наибольшее горизонтальное и вертикальное перемещение вертикального суппорта составляет 775 мм и 700 мм соответственно. За один оборот лимба осуществляется перемещение суппорта в вертикальном или горизонтальном направлении на 2,5 мм. Цена его деления составляется 0,05 мм.
Боковой или горизонтальный суппорт располагает четырехпозиционным резцедержателем. Наибольшее горизонтальное и вертикальное перемещение бокового суппорта составляет 630 мм и 1000 мм соответственно. За один оборот лимба осуществляется перемещение на 2,5 мм, при его цене деления, составляющей 0,05 мм.
Поперечина станка способна перемещаться на расстояние до 660 мм, развивая скорость 400 мм/мин. Поперечина, во избежание аварийных ситуаций, оборудована выключающими упорами и блокировкой перемещения в процессе резания.
Станок обладает нормальной точностью (Н). Во время работы может происходить нагрев органов станка, в первую очередь – планшайбы и резцедержателя. Из-за температурного расширения может происходить снижение точности, а также образование небольшого биения. Подобное возникает, как правило, на высоких (200-250 об/мин) оборотах. Методом борьбы с температурным расширением является использование смазочно-охлаждающей жидкости.
Не менее ощутимое влияние на качество изделия оказывает класс точности станка. Для нормального класса точности величины допускаемых отклонений при прямолинейном перемещении составляют 10 мкм.
Станок имеет достаточно большую массу (16500 кг), что требует особого бетонного покрытия в цеху. Габариты станка приведены на рисунке 2.
Рис. 2 Габаритные размеры станка
Компоновка станка
На рисунке 3 изображены основные узлы станка, которые входят в его компоновку.
Рис.3 Компоновка станка
Описание элементов: 1-стол, 2-защитное кольцо планшайбы, 3-суппорт вертикального движения, 4-пульт управления станком, 5-крепления для пульта, 6-поперечина, 7-направляющие для поперечины, 8-станина, 9-маховик ручного перемещения суппорта вертикального движения, 10-коробка подач суппорта вертикального движения, 11-коробка скоростей, 12-защитный кожух, 13-вал для передачи движения на подачу, 14-система смазки, 15-боковой суппорт, 16- коробка подач для бокового суппорта.
Большинство составных частей этого станка выполнены в виде самостоятельных изделий, что очень облегчает работы по сборке станка во время изготовления, а также уменьшает время ремонта и наладки.
Одним из важнейших элементов компоновки станка является стол. Данный узел включает в себя круговые направляющие, планшайбу, привод, помещенные в корпус. Для придания жесткости корпус стола выполнен из чугуна с развитой системой ребер. Для предотвращения попадания различных загрязняющих элементов (стружки, смазки, эмульсии, пыли) внутрь стола существуют кольцевые выступы, которые соединяются с кольцевыми канавками в верхней части корпуса. Планшайба получает вращающий момент от привода планшайбы, который в свою очередь связан с электродвигателем с помощью систем валов, шестерней и муфт, представляющих из себя коробку скоростей.
Привод главного движения в станке
Главное движения токарно-карусельного станка – это вращение планшайбы. Вращения планшайбы осуществляется благодаря передачи крутящего момента от электродвигателя через клиноременную передачу на коробку скоростей. В коробке скоростей происходит преобразование частоты вращения двигателя и крутящего момента с помощью восьми электромагнитных муфт. Различные комбинации муфт открывают возможность вращения планшайбы с восемнадцатью разными скоростями в пределах от 5 до 250 об/мин.
Направляющие станка
Для перемещения вертикального суппорта используются плоские шариковые направляющие.
Во избежание больших нагрузок на шпиндель при обработки крупногабаритных деталей, под планшайбу устанавливаются круговые направляющие, которые частично разгружают шпиндель.
Шпиндельные узлы станка
На рисунке 4 изображен шпиндель станка
Рис. 4 Шпиндельный узел стола
На конические шейки шпинделя 5 напрессовываются внутренние кольца подшипника. Стопорные винты 1, 3 и гайки 2, 4 предназначены для регулирования радиального зазора. Также для регулировки используются полукольца 6, 7.
Приводы подач станка
За осуществление подачи отвечает коробка подач станка. Ее конструкция для вертикального и бокового приводов одинакова.
Для вертикального суппорта расположение коробки определилось на правом торце станка. Непосредственно к корпусу поперечины прикреплена коробка подач бокового суппорта. Сами коробки изготовлены из чугунной отливки, что придает им хорошую жесткость и виброустойчивость.
От коробки скоростей через вертикальный шлицевый вал осуществляется передача энергии в коробку подач. Валы, участвующие в преобразовании частот вращения в коробке подач расположены на подшипниках качения.
Благодаря различным комбинациям электромагнитах муфт достигается 18 скоростей подачи, как у главного движения. При этом все элементы коробки подач находятся в постоянном зацеплении.
Горизонтальная и вертикальная подача вертикального суппорта осуществляется благодаря передачи момента вращения от вала планшайбы через различные зубчатые передачи на вал коробки подач. От коробки подач через зубчатые колеса и винтовые пары суппорт получает подачу. Похожая схема работает и для бокового суппорта.
Быстрое перемещение суппортов возможно благодаря отдельному электродвигателю.
Несущая система станка
Несущая система – это основание для станка. На несущую систему крепятся все узлы и органы управления станка. Помимо этого, несущая система служит для поглощения вибраций в процессе работы станка.
У токарно-карусельного станка 1512 несущей системой является станина. Станина играет роль опоры для всех составных частей станка, а также на нее крепятся направляющие, по которым перемещаются основные органы станка. Вес элементов станка, а также усилия резания оказывают воздействие на станину. Она представляет из себя полую чугунную отливку. Жесткость и прочность при сравнительно малой массе обеспечивается наличием ребер жесткости. В передней части основания расположена планшайба.
Для получения высокой точности требуется большая жесткость и безвибрационная работа станка. Это обеспечивается путем соединения шпильками стола и станины.
Типичные представители
Токарно-карусельный станок 1516 схож с описанным ранее 1512. Основные отличия заключаются в диаметре планшайбы, габаритах изделия, максимальной массе заготовки и весе станка. У модели 1516 эти параметры несколько выше.
Токарно-карусельный станок модели 1516 как правило используется на мелкосерийном производстве. На этом станке возможно обработка резанием различных металлов и сплавов.
Как и 1512 этот станок оснащен двумя суппортами – вертикальным и горизонтальным (боковым). Вертикальный суппорт имеет в наличие пятипозиционную револьверную головку, работающую в полуавтоматическом режиме. На боковом суппорте расположился четырехместный резцедержатель. Возможности обработки резанием этого станка аналогичны с ранее описанным. Общий вид станка модели 1516 приведен на рисунке 5.
Рис. 5 Токарно-карусельный станок 1516
Основные технические характеристики:
Габариты станка 3170х3030х4100 (ДхШхВ) мм
Диаметр планшайбы 4000 мм
Вторым похожим станком является токарно-карусельный станок 1525. Основное отличие – наличие второй стойки и расширенные возможности работы.
На этом станке проводится токарная обработка деталей средних и больших размеров. Из-за своей надежности и неприхотливости, эта модель зарекомендовала себя с лучшей стороны. Основные проводимы операции на этом станке схожи с вышеописанными.