Что находится в передней бабке
Передняя или шпиндельная?
Передняя бабка токарного станка представляет собой чугунный корпус, закрепленный на левой стороне станины. Назначение передней бабки — осуществление главного движения станка: передача вращающего момента от электродвигателя шпинделя к обрабатываемой заготовке с заданной скоростью и крутящим моментом. В данной статье будут рассмотрены шпинделя «традиционной» компановки, т.е. с коробкой скоростей.
рис. Развертка шпиндельной бабки токарного станка с ручным переключением трех диапазонов
В передней бабке размещены коробка переключения скоростей и шпиндель, с закрепленным на торце патроном для зажима заготовки. Насос подачи смазки обеспечивает подачу чистого масла в точки смазки, обеспечивая длительность эксплуатации оборудования в тяжелонагруженных режимах. Для контроля прохождения смазки есть смотровые глазки и, как опция, реле протока. Корпус передней бабки закрыт защитными кожухами, для предотвращения разлета стружки и СОЖ.
Коробка скоростей
Коробка скоростей — это набор зубчатых шестерен, валов и подшипников для реализации передачи усилия вращения от электродвигателя к закрепленной заготовке.
Решение без коробки скоростей позволяет получить выигрыш в максимальной скорости вращения шпинделя, уменьшает вибрации и шум станка.
Шпиндель
Настройка подшипника осуществляется специальной гайкой. При затягивании гайки внутреннее кольцо смещается по шпинделю, устраняя зазоры, образовавшиеся в процессе эксплуатации. Задняя опора шпинделя вращается одном или нескольких подшипниках, имеющих аналогичную регулировку.
Чем больше размер подшипника, тем большее усилие может выдерживать шпиндель, но тем более тихоходным он становится.
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:
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.
Настройка станка
Под настройкой токарного станка понимают подготовку его кинематической схемы к выполнению задач, определенных технологической картой.
Перед началом настройки все органы управления устанавливаются в нейтральное положение.
Первыми настраиваются кинематические цепи главного движения: производится установка органов управления в положение, соответствующее требуемой скорости вращения шпинделя. Эта величина будет определять скорость резания.
Устанавливаемая частота вращения шпинделя определяется рациональностью определенных режимов обработки конкретных изделий. Кроме скорости вращения шпинделя важную роль при обработке имеют величины и скорости подач режущего инструмента.
Передняя и задняя бабки токарного станка
За точность установки и обработки детали в токарных станках отвечают специальные узлы — токарные бабки.
Шпиндельная (передняя) бабка — устройство токарного станка, предназначенное для сообщения заготовке вращательного движения. Обрабатываемая деталь закрепляется в кулачки патрона, цангу, планшайбу установленные на переднем торце шпинделя или фиксируется центрами между передней и задней бабками. Частота вращения заготовки и направление могут регулироваться от системы управления.
Задняя (упорная) бабка — узел токарного станка для фиксации (поджатия) обрабатываемых заготовок с помощью упорного или вращающегося центра. На универсальных станках также используется для установки режущего инструмента: сверл, зенкеров, разверток.
Устройство бабки токарного станка (шпиндельный узел)
Корпус шпиндельной бабки может иметь различную форму, отливается, как правило, из чугуна. В современных станках в жестком корпусе передней бабки имеются точные отверстия для установки передних и задних подшипников шпинделя, это достигается расточкой корпуса на расточном станке с борштангой, с последующим контролем на измерительной машине. Предусмотрена возможность регулировки оси шпинделя в плоскости движения оси Х (для станков с горизонтальной станиной это будет горизонтальная плоскость, направление «к оператору или от оператора»). В вертикальной плоскости точность достигается пришабриванием
Шпиндельный узел, как правило, имеет систему циркуляционной смазки и может иметь систему охлаждения. В шпинделя «картриджного» типа консистентная смазка закладывается на весь срок службы подшипников.
Кинематическая схема шпиндельной бабки обычно приведена в документации на конкретный станок.
Шпиндель передней бабки
Шпиндель — полый внутри вал, изготовленный из углеродистой стали, в отверстие которого пропускают длинномерные заготовки. Установлен шпиндель в корпус передней бабки посредством переднего и заднего подшипниковых узлов.
Посадочные поверхности торца шпинделя имеют обработку не ниже 6 квалитета, при изготовлении поверхность подвергается закалке и шлифовке. В противном случае радиальное и торцевое биение установленного патрона или другого зажимного устройства, установленного на шпиндель, будут превышать допустимые значения. Это скажется на точности обработки заготовки. После установки шпиндель проверяется на наличие вибраций, и, при необходимости, производится балансировка
В связи с этим, при замене зажимной оснастки посадочные поверхности шпинделя необходимо оберегать от различного рода повреждений, не допускать наличия стружки и грязи, а также проверять биение вновь установленных патрона или цанги.
Проверка точности
При неудовлетворительных результатах проверки точности выявляют и устраняют причину и проводят повторную проверку.
Задняя бабка
Задняя бабка входит в стандартную комплектацию любого токарного станка, производимого Тверским станкостроительным заводом.
Устройство задней бабки токарного станка
Упорная бабка состоит из плиты (основания, опирающегося на направляющие станины), корпуса, пиноли, штурвала перемещения пиноли) и рукояток фиксации пиноли и задней бабки. В левом торце пиноли имеется коническое отверстие, служащее для установки и фиксации приспособлений и инструмента.
Задняя бабка станка чаще всего перемещается вручную оператором. На некоторых моделях станков может присоединяться к суппорту и совместно перемещаться вдоль оси Z к месту зажима.
Пиноль задней бабки выдвигается и отводится, перемещением маховика. Возможна установка гидравлического или электро-механического устройства выдвижения
Для регулировки соосности оси шпинделя и оси пиноли задней бабки при обработке заготовок применяют поперечное смещение оси задней бабки (к оператору или от оператора).
В токарных обрабатывающих центрах задняя бабка может иметь управляемое от ЧПУ перемещение (ось W). Также возможно замена пиноли на противошпиндель.
Настройка и регулировка
Регулировка задней бабки токарного станка выполнена на заводе изготовителе. Дополнительная регулировка требуется при ухудшении точности станка. Заключается она в установке минимальных зазоров в передних и задних подшипниках пиноли (модели с вращающейся пинолью), компенсации люфта между опорными поверхностями упорной бабки и направляющими станины, исключению смещения относительно оси шпинделя.
Фиксация задней бабки станка к направляющим осуществляется при зажиме гаек 2, пиноль 1 фиксируется рычагом 5. Перемещение пиноли происходит при вращении штурвала 4.
Для облегчения позиционирования задней бабки по направляющим станины может использоваться система разгрузки или механизм 3, при ослаблении болтов крепления 2 задняя бабка перемещается в направлении противоположном направлению вращения рукоятки механизма 3.
В корпусе пиноли расположена масленка для выполнения ручной смазки.
Регулировка оси пиноли в горизонтальной плоскости производится с помощью установочного винта (под штурвалом пиноли) и двух винтов А.
Геометрическую соосность передней и задней бабок проверяют, зажимая поверочную скалку (диаметр и длина зависит от РМЦ станка) в неподвижных центрах бабок токарного станка. Стойка с индикатором часового типа, установленная на суппорт или револьверную головку, перемещается вдоль осевой линии заготовки в вертикальной и горизонтальной плоскости. После проверки и при необходимости производится настройка задней бабки.
Устройство токарного станка по металлу
Токарные станки по металлу, в общей своей массе, имеют примерно схожую компоновку — схему расположения узлов. В этой статье мы перечислим и опишем основные узлы, принцип их работы и назначение.
Основными узлами являются:
Основные узлы токарного станка по металлу
Видео-урок об устройстве токарных станков по металлу
Станина
Основной неподвижной частью станка является станина, состоящая из 2 вертикальных рёбер. Между ними находятся несколько поперечных перекладин, обеспечивающих жёсткость и неколебимость статора.
Станина располагается на ножках, их количество зависит от длины станины. Конструкция ножек-тумб такова, что в них могут храниться необходимые для работы станка инструменты.
Верхние поперечные рейки станины служат направляющими для передвижения по ним суппорта и задней бабки. Сравнивая схемы станков, легко заметить, что в некоторых конструкциях используются направляющие 2 видов:
Передняя бабка
Детали, расположенные в передней бабке служат для поддержки и вращения заготовки, во время её обработки. Здесь же находятся узлы, регулирующие скорость вращения детали. К ним относятся:
Передняя бабка отдельно от станка
Основная деталь передней бабки в устройстве токарного станка – шпиндель. С правой его стороны, обращённой в сторону задней бабки, есть резьба. К ней крепится патроны, удерживающие обрабатываемую деталь. Сам шпиндель устанавливается на два подшипника. Точность работ, выполняемых на станке, зависит от состояния шпиндельного узла.
Коробка скоростей вид сверху
В передней бабке находится гитара сменных шестерен, которая предназначается для передачи вращения и крутящего момента с выходного вала коробки скоростей на вал коробки подач для нарезания различных резьб. Наладка подачи суппорта осуществляется путем подбора и перестановки различных зубчатых колес.
Шпиндель
Маловероятно, что ещё можно встретить устройство токарного станка по металлу с монолитным шпинделем. Современные станки имеют полые модели, но это не упрощает требований предъявляемых к ним. Корпус шпинделя должен выдерживать без прогибов:
Особые требования предъявляются к шейкам, на которые устанавливаются в подшипники. Шлифовка их должна быть правильной и чистой, шероховатость поверхности не более Ra = 0,8.
В передней части отверстие имеет конусную форму.
Подшипники, шпиндель и ось должны при работе создавать единый механизм, не имеющий возможности создавать лишних биений, которые могут получаться при неправильной расточке отверстия в шпинделе или небрежной шлифовке шеек. Наличие люфта между подвижными частями станка приведут к неточности в обработке заготовки.
Устойчивость шпинделю придают подшипники и механизм регулировки натяга. К правому подшипнику он крепится посредством расточенной, по форме шейки, бронзовой втулки. Снаружи её расточка совпадает с гнездом на корпусе передней бабки. Втулка имеет одно сквозное отверстие и несколько надрезов. Крепится втулка, в гнезде передней бабки гайками, накрученными на её резьбовые концы. Гайки крепления втулки используются для регулировки натяга разрезного подшипника.
За изменение скорости вращения отвечает коробка скоростей. Справа к шкиву присоединяется зубчатая шестерня, справа от шкива шестерня насажена на шпиндель. За шпинделем имеется валик со свободно вращающейся втулкой с ещё 2 шестернями. Через шейку, закреплённому в кронштейнах валику, передаётся вращательное движение. Разный размер шестерней позволяет варьировать скорость вращения.
Перебор увеличивает количество рабочих скоростей токарного станка вдвое. Строение токарного станка по металлу с использованием перебора позволяет выбрать среднюю скорость между базовыми. Для этого достаточно перекинуть ремень с одной передачи на следующую или установить рычаг в соответствующее положение, в зависимости от конструкции станка.
Шпиндель получает вращение от электродвигателя через ременную передачу и коробку скоростей.
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.
Суппорт
Верхняя часть суппорта – место крепления резцов и другого токарного инструмента, необходимого для обработки различных деталей. Благодаря подвижности суппорта резец плавно перемещается в направлении, необходимом для обработки заготовки, от места, где суппорт с резцом и располагался в начале работы.
При обработке длинных деталей ход суппорта вдоль горизонтальной линии станка должен совпадать с длиной обрабатываемой заготовки. Такая потребность определяет возможности суппорта передвигаться в 4 направлениях относительно центральной точки станка.
Продольные движения механизма происходят по салазкам – горизонтальным направляющим станины. Поперечная подача резца осуществляется второй частью суппорта, передвигающейся по горизонтальным направляющим.
Поперечные (нижние) салазки служат основой поворотной части суппорта. С помощью поворотной части суппорта задаётся угол расположения заготовки относительно фартука станка.
Фартук
Фартук, как и передняя бабка, скрывает за своим корпусом необходимые для приведения в движение механизмов станка узлы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Рукоятки управления механизмами фартука вынесены на корпус, что упрощает регулировку хода суппорта.
Задняя бабка
Задняя бабка подвижная, она используется для закрепления детали на шпинделе. Состоит из 2 частей: нижней – основной плиты и верхней, удерживающей шпиндель.
Задняя бабка в разрезе
Подвижная верхняя часть движется по нижней перпендикулярно горизонтальной оси станка. Это необходимо при точении конусообразных деталей. Через стенку бабки проходит вал, он может поворачиваться рычагом на задней панели станка. Крепление бабки к станине производится обычными болтами.
Индивидуален по своей компоновке каждый токарный станок, устройство и схема могут несколько отличаться в деталях, но в малых и средних станках такой вариант встречается наиболее часто. Компоновки и схемы тяжёлых больших токарных станков отличается в зависимости от их назначения, они узкоспециализированные.
Передняя бабка токарного станка
Одним из важнейших многофункциональных узлов является передняя бабка. Она присутствует во всех токарных металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станках. Её размер и технические характеристики зависят от назначения станка, количества выполняемых операций.
Устройство передней бабки токарного станка
Это устройство расположено на левой части станины. Его состав определяется решаемыми задачами. Устройство передней бабки включает следующие элементы:
Подробное устройство передней бабки токарного станка приводится на чертеже и кинематической схеме. Они взаимно дополняют друг друга и помогают понять существующие элементы и их взаимосвязь во время работы. Наиболее характерной является конструкция этого узла у токарного станка по металлу.
Корпус передней бабки выполнен в форме цельной металлической коробки. Его основными функциями являются: крепление основных элементов и их защита от внешних воздействий, в том числе от попадания грязи. В качестве материала для изготовления корпуса используют прочную сталь или чугун.
Шпиндель — одна из важных деталей не только передней бабки, но и всего станка. Считается, что все остальные элементы конструкции должны обеспечить его надёжную и точную работу. Основным назначением шпинделя является обеспечение надёжной фиксации заготовки или необходимого инструмента. Его конструкция зависит от назначения и типа станка, размеров обрабатываемых деталей, требуемых показателей точности обработки. Стандартный узел состоит из стального вала, узла крепления, элементов обеспечивающих передачу вращательного момента от двигателя, системы опор. В качестве опор используются стойки, на которых закреплены подшипники скольжения высокой точности с допустимым отклонением не более 1 мкм. Для некоторых станков применяют роликовые или шариковые подшипники качения. В современных высокоточных агрегатах шпиндель токарного станка оснащён магнитными или воздушными опорами. Это позволяет добиться прецизионной точности с отклонением не более 0,2 мкм.
С противоположной стороны крепление заготовки обеспечивает задняя бабка токарного станка. Вся конструкция крепления заготовки и инструмента должна соответствовать следующим требованиям:
На шпинделе в передней бабке устанавливается узел крепления. Это может быть планшайба или специальные патроны. Требуемая точность работы обеспечивается специальным регулирующим кольцом.
Коробка изменения скоростей вращения является неотъемлемой частью передней бабки. Она позволяет понижать или повышать скорость вращения шпинделя. Это необходимо для задания различных режимов обработки.
Современные производители предлагают следующие виды конструкций коробок:
Коробка является передаточным механизмом между электродвигателем и шпинделем. На ходовой вал вращение от двигателя передаётся через муфту. На нём размещается комплект главных шестерёнок. Они с помощью механизма подачи соединяются с шестерёнками вторичного вала. Скорость конечного вращения зависит от передаточного числа каждой пары шестерён. Для удобства управления (изменения скорости вращения) на внешнюю сторону корпуса передней бабки вынесены рычаги управления коробкой скоростей. Они позволяют оперативно задавать скорость вращения шпиндельного узла. На лицевой стороне коробки рядом с рычагами закрепляется информационная табличка (шильдик) с изображением кинематической схемы коробки скоростей (порядок переключения и последовательность соединения различных шестерёнок).
У станков с ЧПУ существует важное отличие передней бабки (энкодера) от стандартного узла такого типа. В его функции входит задача передачи электрического импульса в модуль числового программного управления. Он позволяет осуществлять управление сервоприводом двигателя, что позволяет регулировать скорость оборота шпинделя.
Надёжная работа всех механизмов передней бабки обеспечивается благодаря системе смазки каждого из элементов. В большинстве станков предусмотрена циркуляционная система. Смазка поступает из специального резервуара под давлением через форсунку. Давление обеспечивается электрическим насосом с системой фильтрации. Она обеспечивает непрерывную подачу требуемого объёма смазочного материала. Это обеспечивает надёжность и долговечность работы всего станка.
Назначение узла
Этот элемент металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков выполняет большое количество функций. Поэтому назначение передней бабки включает:
Переднюю бабку применяют совместно с задней бабкой для жёсткой фиксации обрабатываемой детали. Заднюю бабку располагают на правой части станины. На ней кроме края детали закрепляют режущий инструмент. Для металлорежущих и обрабатывающих станков это могут быть резцы, фрезы, шлифовальные инструменты. Для деревообрабатывающих станков применяют инструмент для обработки более мягких (деревянных) заготовок.
Каждый элемент передней бабки выполняет заданные функции. Шпиндель предназначен для закрепления крепёжного элемента. Они делятся на резьбовые и фланцевые. В качестве зажимного устройства применяется:
Коробка скоростей и служит для изменения числа оборотов шпинделя. В современных станках применяют следующие способы изменения этого параметра:
Кулачковые муфты обладают простотой конструкции, высокой надёжностью и ремонтопригодностью. Однако они имеют существенный недостаток. Включений новой частоты возможно только после полной остановки двигателя.
Наибольшее распространение получили агрегаты, в состав которых входят передвижные колёса или блоки. Количество переключений определяется числом шестерёнок, их передаточными числами и размерами.
Передняя бабка токарного станка своими руками
Изготовление такого узла токарного станка связано с решением определённого ряда трудностей:
Передняя бабка токарного станка может быть изготовлена только с применением металлорежущих и обрабатывающих станков. Самодельная бабка должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым этому узлу. Сегодня предлагается большое количество вариантов решения этой задачи. Передняя бабка токарного станка своими руками может быть изготовлена в домашней мастерской или в оборудованных помещениях оснащённых необходимыми станками.
Перед тем, как приступить к изготовлению этого узла для самодельного токарного станка, необходимо составить последовательность проводимых операций. Подробная технологическая карта позволит тщательно выполнить все операции с соблюдением требуемых технологий. Такая карта должна включать:
Основным дополнением к технологической карте является подробный чертёж каждого элемента и всей конструкции в сборе.
Важным узлом в составе передней бабки является коробка передач. Для её сборки потребуются шестерёнки. Изготовление этих элементов невозможно без специальных станков. Поэтому для сборки этого механизма используют два варианта реализации:
Во втором случае бывает достаточно сложно подобрать необходимое передаточное число и обеспечить требуемую скорость вращения. Кроме этого необходимо обеспечить изменение скорости вращения. Для этого следует разработать механизм управления. Таким механизмом может служить система подачи шестерёнок разного диаметра, расположенных на вторичном валу. На основном (ведущем) валу следует жёстко закрепить одну или несколько шестерёнок.
Одним из простых вариантов изменения скорости вращения является установка различных шкивов на центральный вал. Обладая различным диаметром, они будут передавать изменяющийся крутящий момент. Основным недостатком такого устройства является необходимость обеспечить каждый шкив индивидуальным ремнём.
