Обзор основных узлов металлорежущего станка

В конструкции металлообрабатывающих станков различных типов есть много общего, ведь в основу их работы положен принцип резания. Знание устройства облегчит эксплуатацию оборудования, поэтому остановимся подробнее на основных деталях и компонентах.

Общая информация о металлорежущих станках

основные типы металлорежущих станков: 1 - токарно-винторезный; 2 - зубо-долбежный; 3 - горизонтально-расточный; 4 - вертикально-фрезерный; 5 - точильно-шлифовальный; 6 - продольно-строгальный двухстоечный; 7 - вертикально-сверлильный; 8 - круглошлифовальный
основные типы металлорежущих станков: 1 — токарно-винторезный; 2 — зубо-долбежный; 3 — горизонтально-расточный; 4 — вертикально-фрезерный; 5 — точильно-шлифовальный; 6 — продольно-строгальный двухстоечный; 7 — вертикально-сверлильный; 8 — круглошлифовальный

Металлорежущие станки предназначены для обработки болванок в размер методом послойного снятия стружки. Обработка осуществляется инструментами абразивного или лезвийного типа.

Чтобы с помощью резака придать необходимую форму заготовке, требуется создать их взаимное движение по заданным правилам. Сочетание узлов и механизмов должно обеспечивать два основных типа движения: подачи и резания. Работает оборудование от электрической тяги. Узлы передачи преобразуют движение и подают от мотора на исполнительный инструмент.

Рабочими или исполнительными органами называются инструменты, непосредственно производящие процесс резки, к ним крепятся резцы. Запуск электродвигателя, остановка и изменение скоростей движения производится органами управления. Большинство узлов и механизмов металлорежущего оборудования осуществляют идентичные функции, хотя устройство их может быть различным.

Основные узлы и компоненты

токарно-винторезный станок: 1 - станина; 2 - передняя бабка с шпинделем; 3 - задняя бабка; 4 - коробка подач; 5 - фартук; 6 - суппорт; 7 - ходовой винт; 8 - ходовой вал; 9 - патрон; 10 - резцедержатель
токарно-винторезный станок: 1 — станина; 2 — передняя бабка с шпинделем; 3 — задняя бабка; 4 — коробка подач; 5 — фартук; 6 — суппорт; 7 — ходовой винт; 8 — ходовой вал; 9 — патрон; 10 — резцедержатель

Главный привод — подает болванке или резцу движение соответствующих параметров для выполнения резания. Как правило, движение вращения поступает через главный привод на шпиндель, где зафиксирована болванка или резец. Чтобы контролировать скорость движения главного привода используют:

  • коробки передач;
  • коробки скоростей;
  • вариаторы;
  • бесступенчатые системы регулировки.

Привод подачи — он используется для передвижения резца вдоль или вокруг болванки, придавая ей необходимую форму.

Привод позиционирования — его задача передвижение механизма из одной точки в другую. Он задействуется, например, при выработке ряда параллельных выемок, отверстий или поверхностей, находящихся на одной детали. В токарных и фрезерных станках с ЧПУ главный привод сочетает в себе эту функцию.

Несущая система — это набор определенных, скрепленных между собой деталей. Стыки между ними могут быть фиксированными и подвижными. Этот узел отвечает за взаиморасположение обрабатываемой детали и инструмента во время работы.

Манипуляторы — автоматизируют вспомогательные процессы: зажим, подачу, поворот болванки, замену резца, отведение пыли. Современные станки с программным управлением оснащаются несколькими манипуляторами или одним универсальным, который управляется ЧПУ.

Узел измерительных и контрольных приспособлений — создан для контроля над выполнением основных задач. Эти устройства следят за состоянием основных механизмов, размерами болванки и готовой детали. В наиболее автоматизированных станках данные контроля передаются в узел управления, который подает сигналы для корректировки.

Детализация основных узлов

Станина предназначена для правильного и устойчивого расположения основных узлов (бабок) во время любых нагрузок при эксплуатации. В металлорежущих станках станина может иметь вертикальное или горизонтальное положение. Основные требования к станине любой конструкции:

  • устойчивость к вибрации;
  • жесткость;
  • термостойкость.

В большинстве случаев станины и бабки изготавливают из серого чугуна, который может обеспечить все необходимые характеристики. Также используют углеродистую сталь и бетон (устойчив к скачкам температуры).

Многие типы станков оснащаются траверсой или поперечной балкой, передвигающейся по вертикальным рельсам. На траверсе есть горизонтальные рельсы, по которым передвигаются мобильные узлы. Таким механизмом оснащаются продольно-фрезерные, токарно-карусельные, строгальные, радиально-сверлильные станки. Двухстоечные токарно-карусельные станки дополнительно оборудованы порталом — перекладиной между верхними точками стоек. Портал придает конструкции дополнительную жесткость.

Направляющие — имеют большое значение для точности выполнения деталей, по ним передвигаются мобильные узлы.

Существует несколько разновидностей направляющих:

  • качения;
  • скольжения;
  • комбинированные.

Направляющие быстро изнашиваются, поэтому к подбору материала и изготовлению этих узлов повышенное внимание. Используются серый чугун, сталь, бронза, пластики, композиты.

Шпиндельный узел

шпиндельный узел обрабатывающего центра
шпиндельный узел обрабатывающего центра

Этот механизм является одним из самых важных в токарном станке, он обеспечивает основное движение — резание. Шпиндельный узел располагается в передней бабке и может иметь различную конструкцию.

Главные параметры шпиндельного узла передней бабки:

  • точность — определяется степенью биения, которая должна быть в определенных пределах. Величины биения устанавливаются с учетом класса точности;
  • виброустойчивость — это основной динамический узел, вызывающий колебания бабки и всего станка. Виброустойчивость определяется частотой колебаний конца шпинделя и должна быть у особо точных моделей более 600 Герц, у обычных — более 250 Герц;
  • жесткость — будучи компонентом несущей системы, шпиндель влияет на суммарную жесткость;
  • сопротивление нагреву — опоры шпинделя, расположенные в передней бабке — это основной источник выделения тепла в станке. От опор тепло постепенно расходится по стенкам бабки, провоцируя ее перекос относительно основания;
  • долговечность — она зависит в основном от вида опор и определяет срок использования шпинделя без потери точности.

Видеоролик о точных размерах узлов и деталей токарного станка: