Для чего служит передняя бабка токарного станка
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.
Получить консультацию
по инструменту, методам обработки, режимам или подобрать необходимое оборудование можно связавшись с нашими менеджерами или отделом САПР
Также Вы можете подобрать и приобрести режущий инструмент и оснастку к станку, производства Тайваня, Израиля
Отправляя заявку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности
Передняя бабка токарного станка. Устройство и технология ремонта
Устройство передней бабки токарно-винторезного станка
Технические характеристики, фотографии и чертежи приведены на странице Токарно-винторезный станок 1К62.
Все валы коробки скоростей и шпиндель вращаются на опорах качения, которые смазываются как разбрызгиванием (коробка залита маслом), так и принудительно, с помощью насоса. Движение подачи от шпинделя передается валу трензеля и далее — на механизм подач.
Токарно-винторезные станки имеют практически однотипную компоновку. Передняя шпиндельная бабка закреплена на левом конце станины. В ней находится коробка скоростей станка, основной частью которой является шпиндель. Движение передается от шкива клиноременной передачи. Взаимодействие зубчатых колес объяснено при описании кинематической схемы. Шпиндель и все валы установлены на опорах качения. В передней опоре шпинделя находится радиальный двухрядный роликовый подшипник, в котором предварительный натяг создается благодаря посадке внутреннего кольца на коническую шейку шпинделя. Если надвигать гайкой кольцо на конус, то оно расширяется и давит на ролики. В задней опоре шпинделя установлены два радиально-упорных шарикоподшипника, воспринимающих радиальные и осевые нагрузки; предварительный натяг регулируют гайкой, стягивающей внутренние кольца. Валы коробки скоростей смонтированы на конических роликоподшипниках, что удобно для сборки и разборки; предварительный натяг регулируют нажимными винтами. Так как валы — длинные, у них предусмотрена средняя опора.
В левой части фрикционной муфты, реверсирующей движение шпинделя, находится большое число дисков, так как при прямом направлении вращения требуются большие крутящие моменты. Особенностью блоков зубчатых колес являются клеевые соединения венцов со ступицами. Ступица колеса на валу является диском ленточного тормоза; тяга механизма управления, устанавливая муфту в нейтральное положение, включает тормоз (нажимом на ролик). Маховиками и рукоятками переключают блоки колес.
В некоторых станках коробка скоростей размещена в тумбе станины. В этом случае она связана со шпинделем ременной передачей. Такие станки называют станками с разделенным приводом.
Схема кинематическая токарно-винторезного станка
Передняя бабка (коробка скоростей) токарно-винторезного станка
Передняя бабка. На рис. 10 показана передняя бабка с коробкой скоростей. Вращение от главного электродвигателя передается ведомому шкиву, сидящему на валу I. Этот вал несет реверсивную фрикционную муфту, от которой движение на вал II передается или через блок z = 56—z = 51, или через колесо z = 50 и промежуточный блок z = 24—z = 36, сидящий на консольной оси. С вала II на вал III вращение передается через тройной блок z = 47—z = 55—z = 38. В левом положении блока г = 43—г = 52, сидящего на шпинделе, движение с вала III передается на шпиндель непосредственно через колеса z = 65—z = 43, а в правом положении этого блока — через перебор, установленный на валах IV и V. Все валы вращаются на опорах качения, которые смазываются как разбрызгиванием, так как коробка скоростей залита маслом, так и принудительно — с помощью насоса. Движение подачи от шпинделя VI передается валу VII трензеля и далее на механизм подач.
Кинематическая цепь движения резания токарно-винторезного станка
Механизм переключения фрикционов в шпиндельной бабке токарно-винторезного станка
Рис. 17. Механизм переключения фрикционов в шпиндельной бабке токарно-винторезного станка 1к62
Механизм переключения фрикционов. Многодисковые фрикционы для включения прямого и обратного вращения шпинделя управляются рукоятками 19 и 17 (рис. 17, а). Рукояткой 19 пользуются при настройке станка, а во время работы используют рукоятку 17, которая всегда перемещается вместе с фартуком вдоль валика 18. Последний по всей длине имеет шпоночный паз d и связан с рукояткой 17 скользящей шпонкой.
При повороте рукоятки 17 в направлении стрелок А и В поворачивается валик 18, а вместе с ним и рукоятка 19. Последняя через тягу 16, коромысло 15 и валик 12 вращает шестерню 11, находящуюся в зацеплении с рейкой 10. На левом конце рейки 10 закреплена вилка 9, которая своим кольцевым сектором входит в выточку муфты 23. Перемещение муфты 23 вдоль полого вала 7 вызывает небольшой поворот собачки 24, которая, входя нижним выступом b в поперечный паз тяги 8, заставляет последнюю переместиться на небольшую величину вдоль своей оси. Тяга 8 с помощью сквозного штифта 4 связана с муфтой 25, благодаря чему последняя также получает небольшие перемещения вдоль оси вала 7.
При перемещении муфты 25 влево включается фрикцион прямого вращения шпинделя, при перемещении муфты 25 вправо — фрикцион обратного вращения шпинделя.
Фрикционы состоят из дисков 2 с наружными выступами, которыми они входят в пазы а ступиц шестерен 1 и 6, и дисков 26 с внутренними выступами, которыми они связаны со шлицами полого вала 7. При сжатии дисков муфтой 25 между ними возникают силы трения, которые и обеспечивают передачу крутящего момента от вала 7 к шестерне 1 или 6. Для регулировки силы сжатия дисков как при сборке, так и по мере их износа предусмотрены резьбовые кольца 3 и 5. Для быстрой остановки станка служит установленный на валике III (см. также рис. 16) ленточный тормоз. Включение тормоза связано с переключением фрикционов. В нейтральном положении фрикционов рейка 10 выступом с нажимает на конец двуплечевого рычага 20, который затягивает ленту 22 на тормозном барабане 21 и останавливает привод станка. При включении одного из фрикционов выступ рейки 10 сходит с конца рычага 20 и последний освобождает ленточный тормоз.
На станке модели 1К62 предусмотрено реле времени для автоматического отключения электродвигателя от сети при работе станка на холостом ходу в течение более чем 3—8 мин. Для этой цели на валике 12 установлен кулачок 14, который при нейтральном положении фрикционов, т. е. при работе станка на холостом ходу, включает реле 13, заранее настроенное на определенное (в пределах 3—8 мин) время. По истечении этого времени реле отключает цепь питания электродвигателя.
При включенных фрикционах кулачок 14 отходит в сторону и реле времени блокируется.
Передняя (шпиндельная) бабка токарно-винторезного станка
Ремонт корпуса передней бабки токарного станка
Восстановление отверстий под подшипники качения шпинделя путем расточки и последующей запрессовки втулок в корпус передней бабки производится в редких случаях при наличии большого износа отверстий, который нельзя компенсировать соответствующей регулировкой подшипников.
При условии установки подшипников шпинделя в специальных корпусах (станках) и фланцах износ отверстий под подшипники компенсируется заменой соответствующих корпусов и фланцев с последующей пригонкой внутреннего диаметра по подшипнику и выверкой радиального биения (допускаемое отклонение 0,01 мм).
При восстановлении отверстий методом расточки и установки компенсационных втулок ремонт корпуса передней бабки производят следующим образом.
Первоначально зачищают шабером задиры на опорных поверхностях 8 и 10 (рис. 59, о) корпуса передней бабки 3 и в отверстиях под подшипники 1 и 4. Затем производят расточку изношенного отверстия (в нашем случае отверстие переднего подшипника 4) на горизонтально-расточном станке 6 для последующей запрессовки втулки.
Корпус передней бабки устанавливают на стол 9 горизонтально-расточного станка опорными поверхностями 8 и 10. Производят выверку точности установки с помощью индикаторов 2 и 5 на оправке 7, закрепленной в шпинделе расточного станка (ось шпинделя должна быть параллельна опорным поверхностям 8 и 10). Выверку установки производят по невыработанным поверхностям отверстий 1 и 4 (допускаемое отклонение 0,05 мм на длине детали, точность установки 0,01 мм).
После закрепления корпуса передней бабки токарного станка на столе 9 горизонтально-расточного станка производят расточку изношенного отверстия для запрессовки втулки, причем внутренний размер втулки следует брать с припуском под расточку, а наружный диаметр втулки должен быть равен внутреннему плюс 15—16 мм (допускаемые отклонения: радиальное биение — не более 0,01 мм; непараллельность оси отверстия опорным поверхностям 8 и 10 основания передней бабки — не более 0,01 мм на длине 300 мм).
После запрессовки втулки 1 (рис. 59, б) необходимо ее расточить и подрезать торец для запрессовки подшипника (допускаемое отклонение — радиальное биение — не более 0,01 мм).
Корпус передней бабки устанавливают на отремонтированные направляющие станины и производят выверку правильности установки и шабровки опорных поверхностей 8 и 10 (рис. 59, а). Затем в конусное отверстие шпинделя вставляют контрольную оправку 1 (рис. 59, в) и с помощью индикатора 3, установленного на мостике 2, проверяют параллельность оси шпинделя в горизонтальной и вертикальной плоскостях, при этом мостик с индикатором передвигают по направляющим станины на длине оправки.
При наличии отклонений выше допустимых дефект устраняется путем шабрения основания корпуса (опорных поверхностей) передней бабки.
Допускается непараллельность оси шпинделя: в вертикальной плоскости свободный конец оправки может быть только выше горизонтальной оси (0,02 мм на длине 300 мм); в горизонтальной плоскости — не более 0,02 мм на длине 300 мм, причем свободный конец оправки может быть отклонен только в сторону резца.
После шабрения количество отпечатков краски должно быть не менее 10 на площади 25 X 25 мм.
Для ремонта направляющих передней бабки необходимо установить шпиндель в свои опоры (подшипники). Бабку со шпинделем располагают на направляющих станины, выверенных по уровню, а в конусное отверстие шпинделя вставляют контрольную оправку (рис. 59, в). На каретку суппорта или на универсальный мостик 2 устанавливают стойку с индикатором 3, измерительный штифт которого последовательно подводят к верхней и боковой образующим оправки. Затем определяют отклонения от параллельности при перемещении каретки по направляющим станины. Шабрят направляющие по отпечаткам краски с учетом отклонений, отмеченных по контрольной оправке. Количество отпечатков краски должно быть не менее 10 на площади 25 X 25 мм. Допускается непараллельность в вертикальной плоскости не более 0,02 мм на длине 300 мм. Свободный конец оправки может быть наклонен только вверх. Допускается непараллельность в горизонтальной плоскости не более 0,01 мм на длине 300 мм. Свободный конец оправки может отклоняться в сторону резца.
Сборка узлов передней бабки станка
Сборка узлов при капитальном и среднем ремонте станка имеет свою особенность. Она заключается в том, что восстановление первоначальных размерных цепей, нарушенных вследствие износа ряда деталей, осуществляется не по чертежу, а производится нередко по месту. При этом слесарю-ремонтнику, в отличие от сборщика, приходится определять формы и размеры компенсаторов для установки их в ремонтируемом узле.
Сборку передней бабки выполняют после того, как она полностью укомплектована всеми деталями, в том числе вновь изготовленными, отремонтированными (восстановленными) и теми, которые определены годными для дальнейшей эксплуатации.
Детали, поступившие на сборку, должны быть без забоин и заусенцев и чисто вымыты.
Сборку рекомендуется производить в следующей последовательности: валик 4 (рис. 62); рукоятки 1 и 2 переключения («нормальный шаг», «увеличенный шаг»); рейка 12; рукоятка 14 переключения перебора; рукоятка переключения скоростей 3; валик 7, 13, 9; вал 8 фрикциона; валик 6; шпиндель 5; вал 11 (узел перебора); валик 10 переключения перебора; плунжерный насос с пластинчатым фильтром; трубки маслопроводов; крышка корпуса бабки.
Наиболее сложными узлами передней бабки являются вал 8 фрикциона и шпиндель 5, сборка которых рассмотрена ниже.
Сборка вала фрикциона
До установки узла вала в корпус передней бабки станка производят подгонку деталей и их сборку на верстаке следующим образом:
Сборка шпинделя токарно-винторезного станка
К сборке шпинделя токарно-винторезного станка (рис. 64) приступают, убедившись после соответствующих проверок в том, что все детали шпинделя исправны или отремонтированы. Необходимо также проверить правильность посадки зубчатых колес на шпинделе, состояние шеек шпинделя. В пазу шпинделя устанавливают шпонку 20.
Сначала собирают заднюю опору шпинделя. В стакан 18, скрепленный с корпусом бабки винтами 17, устанавливают уплотнение 15 и затем радиально-упорный шарикоподшипник 16; его располагают так, чтобы наиболее тонкий торец наружного кольца подшипника был направлен в сторону уплотнения 15. Затем устанавливают промежуточное кольцо 10 и подшипник 9, у которого тонкий торец наружного кольца должен быть обращен в противоположную сторону от уплотнения сторону. Подшипники закрепляют гайкой 19, которую стопорят винтом 8.
Для удобства сборки придают шпинделю 2 вертикальное положение и устанавливают на нем роликоподшипник 3 и кольцо 5; затем навинчивают гайку 6 до легкого соприкосновения ее с кольцом 5.
Далее вводят шпиндель в корпус 26 через отверстие в его передней стенке, надевают на шпиндель двухвенцовое зубчатое колесо 22 с закрепленной с помощью пружины 23 втулкой 24 и зубчатое колесо 21. После этого заводят конец шпинделя в заднюю опору и вводят переднюю опору в отверстие корпуса; при этом несколько сдвигают наружное кольцо 4 подшипника в сторону корпуса.
Установив на конце шпинделя кольца 11 и 12, навинчивают ключом гайку 13, пока шпиндель не станет на свое место, что определяют по усилию затяжки и по вращению шпинделя. Сначала замечается осевое перемещение шпинделя при его равномерном вращении, в дальнейшем осевое перемещение шпинделя прекращается и его вращение становится тугим.
При установке шпинделя сдвигают с помощью специальной втулки кольцо 4 так, чтобы оно расположилось на уровне внутреннего кольца подшипника.
Закончив установку узла, монтируют зубчатое колесо 21 на шпинделе и завинчивают стопор 7. Чтобы предотвратить возможность самоотвинчивания, вводят в канавку зубчатого колеса и шлиц стопора специальное пружинное кольцо. Завершают сборку креплением фланца 1.
Теперь можно приступить к регулированию опор шпинделя, которое начинают с задней опоры. Несколько отвинтив гайку 13, проворачивают шпиндель для того, чтобы внутренние кольца шарикоподшипников заняли нормальное положение (шпиндель тогда начинает легко вращаться); потом завинчивают стопорный винт 14.
Переднюю опору регулируют завинчиванием гайки 6 со стопором 25. Внутреннее кольцо 3 подшипника тогда начинает надвигаться на конус шпинделя и все больше расширяется, благодаря чему соединение получается правильным и надежным.
Проверку зазоров шпинделя производят в соответствии с описанием в гл. I (см. рис. 6).
Вращение шпинделя должно быть плавным, без заеданий.
При регулировке шпинделя следует обратить внимание на совмещение сцепления зубьев зубчатых колес шпинделя по ширине с сопрягающими зубчатыми колесами других валиков. Проверяют также положение маслосбрасывающей канавки шпинделя относительно фланца 1, которая должна располагаться так, как показано на рис. 64. В противном случае при работе шпинделя масло будет выбрасываться наружу.
Собранную переднюю бабку проверяют на вращение вручную на всех скоростях. Заедание и стуки не допускаются. Переключение рукояток должно быть легким, с усилием до 3 кг.
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.
