Для чего нужна передняя бабка
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.
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 бабка токарного станка
Конструкция передней бабки
Станина представляет собой две параллельные стенки, скрепленные ребрами жесткости между собой, а также направляющими. Внутренняя пара направляющих — реечная. На них установлена задняя бабка, которая может перемещаться в зависимости от длины заготовки. Внешние направляющие призматической формы, по ним передвигается каретка, удерживающая суппорт. Все направляющие должны быть строго параллельны друг другу.
Передняя бабка называется также бабкой изделия или шпиндельной. Такое название объясняется функцией, выполняемой этой деталью.
Комплектующие передней бабки:
Корпус служит основанием для всех частей передней бабки. Благодаря корпусу обеспечивается устойчивость, необходимое расположение частей относительно друг друга.
Форма корпуса может быть разной, она зависит от устройства бабки. Нижняя плоскость гладкая, с пазами по краям либо шпунтом посередине, в которые установлены направляющие. Пазы выполняются своими руками под сечение-треугольник, шпунт прямоугольный или трапециевидный.
На станках по дереву устаревших моделей, кожух передней бабки представляет собой пару стоек с проемом, в котором устанавливается подшипник для вращения шпинделя, а также двух ушек переборного валика.
Устройство более современных передних бабок иное — это кожух с проемами для установки шпинделя и рычагами управления оборотами.
На внешней стенке находятся рычаги управления одного из важнейших узлов токарного станка по дереву — коробкой оборотов (скоростей). Рычагами устанавливается количество оборотов шпинделя или скорость его вращения, т.е. управляем станком своими руками.
Коробка скоростей работает на зубчатых передачах. Чтобы металлические зубья колес не вырабатывались раньше срока, переключать скорости можно только после выключения тумблера, когда спадают обороты вращения.
Рядом с рычагами (кнопками, тумблерами или рукоятками) находится табличка с графическим пояснением соответствия положений рычага и скоростей вращения. Для кручения шпинделя в корпусе бабки установлены подшипники. От их конструкции зависит максимальная скорость кручения и производительность станка по дереву.
Из чего состоит токарный станок по металлу?
Теория станков и оборудования насчитывает несколько видов устройств для обработки металла которые могут именоваться токарным станком. Самым простым является токарно-винторезный вид устройства, в основе которого лежит принцип вращения обрабатываемой детали вокруг своей оси в горизонтальной плоскости. Обработка детали проводится резцом или другим приспособлением, рабочая часть которого способна передвигаться как вдоль детали, так и перпендикулярно оси вращения. Само устройство токарного станка по металлу имеет ряд элементов, имеющих специальное название, эти названия идентичны для всех конструкций оборудования.
Основные узлы
В состав конструкции входит два вида узлов те, без которых невозможна работа называются основными, те, которые можно опустить при создании или которые могут быть выполнены в виде дополнительного оборудования обычно именуются неосновными.
Станина
Станина самая массивная часть станка. Она выступает в роли несущей рамы, на нее крепится все оборудование. Это, должно быть массивное и прочное сооружение, по весу станина может достигать 70% массы станка. Вместе с тем, все элементы корпуса станины должны быть максимально точно подогнаны друг к другу и иметь жесткую фиксацию. Большая масса способствует уменьшению вибрации при работе, а точность дает возможность повысить качество обработки детали.
Суппорт токарного станка
Один из самых важных и сложных узлов. В промышленных моделях суппорт имеет несколько регулировок, позволяет перемещать резцедержатель как вдоль оси вращения детали, так и перпендикулярно ей. Подача резца может иметь и вертикальное направление. Для токарного станка, изготавливаемого своими руками этот узел обычно конструируют упрощенным – резец передвигается на салазках только горизонтально, поперек оси вращения детали. Поднятие и опускание осуществляется с последующей фиксацией при выключенном двигателе. А перемещение вдоль оси обычно осуществляется по резьбовой шпильке, установленной вдоль станины.
Вместе с тем, у многих умельцев упрощенная конструкция встречается только в первой собранной модели, в дальнейшем суппорт постоянно модернизируется и усовершенствуется. Но главной задачей этого узла остается все-таки надежная фиксация режущего инструмента и плавная его подача в ходе работы.
Передняя и задние бабки
Задняя бабка представляет собой подвижный узел, в который крепится неподвижный конусный центр для поддержания детали на весу. Важным моментом выступает то, что центр задней и передней бабки находятся на одном уровне как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Эти соосно расположенные детали позволяют с одной стороны обеспечить вращение детали вокруг одной оси, с другой обеспечить выполнение и других технологических операций токарных работ, например, сверление отверстий или нарезание внутренней резьбы.
Коробка подач
В самодельных станках по металлу коробка передач часто конструируется как отдельный узел. Основная задача коробки передач обеспечить вращение шпинделя станка с заданной скоростью в нужном направлении. Коробка передач как уже упоминалось раньше может иметь привод еще и на суппорт, эта опция особенно важна при нарезке резьбы и получении максимально качественной обработанной поверхности. Конструктивно коробка может быть выполнена:
Для мини станков самым простым решением является использование двухскоростной электродрели в качестве привода – здесь в одном корпусе сразу совмещены и двигатель, и коробка передач.
Шпиндель
Шпиндель предназначен для надежной фиксации обрабатываемой заготовки. В таком токарном станке эту роль может выполнять:
Другие конструктивные элементы
Перечень узлов и элементов, предназначенных для обеспечения работы самодельного токарного станка по металлу может иметь много пунктов, но наиболее важные в нем будут:
Конструкция шпинделя
Название детали пошло от немецкого «веретено». Это вал, оснащенный устройством для крепежа обрабатываемой заготовки. Вал, как правило, выполняется с отверстием для обработки прутов или выталкивания середины с помощью наконечника из меди.
Шейка шпинделя сделана в форме цилиндра или конуса, который вставляется в подшипники, расположенные в кожухе.
Выпирающий конец содержит резьбу для крепления зажимного патрона. Открытому концу шпинделя придается коническая форма. При изготовлении этой детали особое внимание уделяется точности резьбы и отрезка в форме конуса или цилиндра, бурта.
Поверхности должны быть без сколов и царапин, гладкими. Все неровности зачищаются тонким наждаком или выправляются шабером. Если необходимо своими руками проточить конус, снимается минимальный слой металла.
Если «бьет» установленная середина, нужно отшлифовать ее, не убирая из станка. До начала работы на токарном станке после капремонта или покупки нужно проконтролировать состояние центра. В некоторых станках (сверлильных, расточных, фрезерных) длина шпинделя регулируется особым механизмом своими руками.
Изготовление передней (задней) бабки
Для самодельного станка можно своими руками сделать переднюю бабку. Подойдут:
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.
Читать также: Как самому сделать простейший трубогиб
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.
Подробное видео об устройстве передней бабки:
Металлический токарный станок по дереву своими руками: чертеж
Для не желающих изобретать велосипед мы предлагаем чертеж универсального, с точки зрения габаритов обрабатываемых деталей, токарного станка по дереву, созданного на основе стальных уголков 50х50.
В чертеже не указан диаметр отверстия для центрального вала передней бабки, т.к. он будет зависеть от выбранного типа привода, а указано только расстояние до его центра. Также, если в передней бабке будет устанавливаться вал со шкивами, то именно эту деталь нужно будет изготовить в двух экземплярах и второй установить в задней части передней бабки. Конечно, в ней можно установить и трубку с подшипниками, на которых вращается центральный вал с выведенными за пределы передней бабки шкивами.
На таком станке можно будет изготовить ножки столов и даже балясины. Если же вам потребуются более длинные точеные изделия, то станину нужно будет удлинить. Все остальные детали делайте указанных размеров, разве что также немного увеличьте длину упора.
Режущий инструмент для токарного станка по дереву можно купить или изготовить самостоятельно.
Главными резцами являются: рейер – проходной или обдирочный резец (на фото 2 и 3 справа) и мейсель – отделочный резец (на фото – 2 средних резца). Остальные служат для получения острых углублений различной формы (слева) и скругленных углублений (правый).
Небольшой металлический токарный станок можно изготовить так, как показано на видео, в нем же приведены размеры всех деталей:
Но для точения большого числа, особенно длинных, однотипных деталей стоит задуматься об изготовлении станка с копиром.
Вопрос 2. Основные узлы токарного станка и их назначение.
— массивное чугунное основание, где смонтированы основные механизмы станка. Верхняя часть станины состоит из двух призматических и двух плоских направляющих, по которым передвигаются задняя бабка и суппорт. Станина закреплена на двух тумбах.
Передняя (шпиндельная) бабка
1 с коробкой скоростей крепится на левом конце станины. В ней размещена коробка скоростей и шпиндель, которые сообщают заготовке главное движение, а инструменту – движение подачи при выбранной глубине резания.
Токарно-винторезный станок модели 1К62: 1 – передняя (шпиндельная) бабка; 2, 3, 4, 5 – рукоятки; 6 – коробка скоростей; 7 – шпиндель; 8 – продольные салазки (каретка); 9 – поперечные салазки; 10 – резцедержатель; 11 – рукоятка; 12 – поворотный суппорт; 13 – рукоятка; 14 – пиноль; 15 – задняя бабка; 16 – переключатель; 17 – маховик; 18 – направляющие станины; 19 – ходовой винт; 20 – ходовой вал; 21, 22 – рукоятки; 23 – кнопки; 24 – рукоятка; 25 – фартук; 26, 27 – маховики; 28 – рукоятка; 29 – станина; 30 – рукоятка; 32 – коробка подач; 33 – рукоятка; 34 – гитара
6 обеспечивает 24 различных числа оборотов шпинделя в минуту. На передней панели коробки скоростей расположены рукоятки 2, 5 для установки числа оборотов шпинделя, рукоятка 3 установки числа заходов резьбы и рукоятка 4 установки правой и левой резьбы.
32 расположена на передней стороне станины под передней бабкой. Она обеспечивает получение необходимой величины подачи инструмента или шага нарезаемой резьбы с помощью рукояток 30, 33. Передача к коробке подач осуществляется от шпинделя через гитару 34 со сменными зубчатыми колесами. Далее движение через ходовой вал 20 (при точении) или ходовой винт 19 (при нарезании резьбы) передается на суппорт.
предназначена для настройки станка на требуемую величину подачи или шаг нарезаемой резьбы путем установки соответствующих сменных зубчатых колес.
состоит из каретки 8, которая перемещается по направляющим 18 станины, фартука, в котором расположен механизм преобразования вращательного движения ходового вала и ходового винта в прямолинейное движение суппорта, механизма поперечных салазок, механизма резцовых (верхних) салазок, механизма резцедержателя.
Поперечные салазки 9 перемещаются по направляющим продольных салазок при поперечной подаче. На поперечных салазках расположен верхний поворотный суппорт 12 с резцедержателем 10. Верхний суппорт используется при обтачивании конических поверхностей. Для этого его поворачивают на необходимый угол. Подачу суппорта осуществляют рукояткой 13.
10 служит для установки и крепления резцов. Он имеет четыре позиции, что позволяет установить одновременно четыре инструмента и менять их, поворачивая резцедержатель рукояткой 11.
Фартук
25 крепится к каретке суппорта. В нем расположен механизм, при помощи которого вращательное движение ходового вала 20 или ходового винта 19 преобразуется в поступательное прямолинейное (продольное или поперечное) движение суппорта. Рукоятка 24 служит для включения маточной гайки (при нарезании резьбы).
Задняя бабка
15 служит для поддержания обрабатываемой заготовки при работе в центрах, а также для закрепления сверл и других инструментов при обработке осевых отверстий. Корпус задней бабки установлен на направляющих станины и может по ним перемещаться. В отверстии корпуса имеется пиноль 14, которая выдвигается с помощью маховика 17. Корпус задней бабки смещается относительно ее основания в поперечном направлении, что необходимо при обтачивании наружных конических поверхностей.
Электрооборудование станка размещено в шкафу. Включение и выключение электродвигателя, пуск и остановка станка, управление коробкой скоростей и коробкой подач, управление механизмом фартука и т. д. производится соответствующими органами управления (рукоятками, кнопками, маховичками).