Регулировки для автоматического изменения подачи и скорости. Станок теперь должен быть настроен на автоматическое выполнение желаемых изменений скорости шпинделя и быстрых и медленных движений кулачков для инструментов. После установки новой детали в станок (первая была завершена в процессе наладки), кулачковый вал вращается вручную до тех пор, пока токарный резец в грани револьверной головки № 1 не будет готов начать свой проход. Управляющее колесо D (рис. 34) вращается в своем нормальном направлении до тех пор, пока следующее деление с пометкой «медленно» не окажется на одной линии с индексной отметкой на основании станка. Затем ближайший палец M перемещается вверх до тех пор, пока он не упрется в зуб звездочки (упомянутой ранее), и зажимается в этом положении. Палец теперь должен находиться в правильном месте, но чтобы проверить его положение, поверните кулачковый вал назад вручную и включите автоматическую подачу; затем наблюдайте за проходом, чтобы увидеть, замедляется ли барабан непосредственно перед тем, как инструмент начнет работать. Если нет, палец следует немного отрегулировать в ту или иную сторону, как может потребоваться. (При прохождении детали в первый раз лучше всего установить подачу на наименьшую скорость, при этом рукоятка изменения подачи K должна находиться в положении № 1.)
После завершения прохода и нахождения ролика кулачка подачи револьверной головки на высокой части кулачка, силовая подача должна быть снова остановлена, а маховик вращаться до тех пор, пока следующее деление с пометкой «быстро» не окажется напротив индексной отметки. Затем следующий стопорный палец перемещается вверх до тех пор, пока он не коснется звездочки, где он зажимается в положении. После того как подача снова включена, револьверная головка будет быстро возвращена, повернута и перемещена вперед для второй операции. После остановки автоматического движения пальцы устанавливаются для этой грани, и так далее для всех операций, включая ту, в которой поперечный суппорт используется для отрезания готового кольца.
Поскольку первая, вторая и третья операции выполняются на сравнительно больших диаметрах, они должны выполняться на медленной скорости, при этом рукоятка J (рис. 34) установлена так, чтобы обеспечить эту скорость. Пока суппорт револьверной головки возвращается между операциями 3 и 4, один из кулачков изменения скорости шпинделя N должен быть зажат на ободе диска D, чтобы изменить скорость шпинделя на быстрое движение. Эта скорость сохраняется до завершения последней операции, когда второй кулачок зажимается на месте, чтобы снова включить медленное движение. Кулачок отключения подачи также должен быть зажат на диске, чтобы остановить станок по завершении пятой операции, когда револьверная головка находится в своем заднем положении. На этом настройка станка завершается. Если подача тоньше, чем необходимо, рукоятку изменения подачи K можно теперь переместить в положение, которое даст максимальную подачу, которую можно использовать.
Потребовалось немало времени, чтобы описать настройку станка для этой простой операции, но в руках компетентного человека это можно сделать довольно быстро. Хотя в вышеизложенном упоминалась простая операция, следует понимать, что на станке этого типа можно выполнять большое разнообразие работ. Нередко можно увидеть до десяти режущих инструментов, работающих одновременно на одной детали, при этом инструменты переносятся револьверной головкой, поперечным суппортом и приспособлением для задней подрезки. Последнее приводится в действие от отдельного кулачка, примененного к кулачковому валу и действующего через рычаги на штангу задней подрезки, которая проходит через отверстие в шпинделе. В этой штанге задней подрезки могут быть установлены сверла, резцы, подрезные инструменты и т. д. для обработки заднего торца отливки, удерживаемой в кулачках патрона. Там, где требуется исключительная точность, может быть использовано двойное приспособление для задней подрезки, оснащенное резцами для выполнения как черновых, так и чистовых проходов. Использование этого приспособления часто избавляет от второй операции. Этот автоматический патронно-токарный станок также приспособлен для прутковых работ, особенно при диаметрах, варьирующихся от 3 до 6 дюймов.
Рис. 40. Обработка маховиков на автоматическом патронно-токарном станке Potter & Johnston
Обтачивание маховика на автоматическом патронно-токарном станке. Типичная операция на автоматическом патронно-токарном станке Potter & Johnston проиллюстрирована на рис. 40, на котором показан станок, настроенный для обтачивания чугунного маховика для двигателя грузового автомобиля. Обод обтачивается и подрезается с обеих сторон, а ступица растачивается, развертывается и подрезается с обеих сторон. Отливка маховика удерживается в патроне тремя специальными кулачками, которые захватывают внутреннюю часть обода. Порядок операций следующий:
Задний торец ступицы подрезается штангой задней подрезки; литое отверстие начинает обрабатываться четырехперым сверлом в револьверной головке, а передний торец ступицы подвергается черновой подрезке. (Эти инструменты находятся на задней стороне револьверной головки, когда последняя находится в положении, показанном на рисунке.) После поворота револьверной головки отверстие подвергается черновому растачиванию резцом A, и пока это делается, наружная поверхность обода подвергается черновой обточке резцом B, удерживаемым в специальном кронштейне, прикрепленном к револьверной головке. Обе стороны обода также подвергаются черновой подрезке резцами C и D, удерживаемыми в передней части поперечного суппорта, при этом эта операция происходит в то же время, когда обтачивается обод и растачивается отверстие.
Револьверная головка снова автоматически отходит назад и поворачивается, тем самым устанавливая штангу E и токарный резец G в рабочее положение. Затем отверстие подвергается чистовому растачиванию резцом E, а ступица подвергается чистовой подрезке пластиной F; в то же время обод подвергается чистовой обточке резцом G, а стороны подвергаются чистовой подрезке до надлежащей ширины двумя резцами, удерживаемыми в задней части поперечного суппорта. Револьверная головка автоматически отходит назад и поворачивается в третий раз, тем самым устанавливая штангу с плоским резцом-разверткой H в рабочее положение, а затем отверстие развертывается до требуемого диаметра. На этом цикл операций завершается. Общее время обработки этого маховика составляет сорок минут.
Рис. 41. Многошпиндельный автоматический патронно-токарный станок New Britain одношпиндельного типа
Автоматический многошпиндельный патронно-токарный станок. Пример специализированных станков, используемых в настоящее время для производства дублирующих деталей, показан на рис. 41. Это автоматический многошпиндельный патронно-токарный станок «New Britain» одношпиндельного типа, и он особенно приспособлен для операций растачивания, развертывания и подрезки на отливках или поковках, которые могут быть легко удержаны в кулачках патрона. Этот конкретный станок имеет пять шпинделей, которые несут и вращают инструменты. Обрабатываемая деталь удерживается неподвижно в многопатронной револьверной головке A, которая удерживает каждую деталь на одной линии с одним из шпинделей и автоматически поворачивается, так что деталь проходит от одного шпинделя к другому, пока не будет закончена. Затем револьверная головка поворачивает готовую деталь в шестую или «загрузочную позицию», которая не находится напротив шпинделя, где деталь снимается и заменяется необработанной отливкой. Каждая пара кулачков патрона управляется независимо от других с помощью патронного ключа. Эти кулачки изготавливаются в соответствии с формой детали.
Когда работает одношпиндельный станок, револьверная головка продвигается и подает деталь к вращающимся инструментам, так что несколько деталей обрабатываются одновременно. Револьверная головка подается кулачковым барабаном B. Кулачковые планки приболчены к внешней стороне этого барабана и действуют непосредственно на ролик, прикрепленный к коромыслу C, которое может быть зажато в различных положениях на шпинделе D, положение зависит от длины детали. На противоположном конце шпинделя револьверной головки находится механизм индексации E. Автоматически работающая пружинная защелка F входит в пазы на ободе делительного колеса, тем самым точно фиксируя револьверную головку. Револьверная головка фиксируется люнетом G, который для каждой рабочей позиции автоматически сдвигается в зацепление с одним из пазов в револьверной головке. Это снимает всю нагрузку с механизма индексации.
Этот тип станка также строится с двумя шпиндельными головками, двухголовочная конструкция используется для работ, требующих операций на обоих концах. Когда работает двухголовочный станок, вращающиеся шпиндели и инструменты продвигаются с обеих сторон патронной револьверной головки, последняя остается неподвижной, за исключением моментов поворота. Барабаны подачи на двухголовочном станке расположены непосредственно под каждой группой шпинделей.
Рис. 42. Детальный вид двухголовочного восьмишпиндельного станка New Britain, растачивание, развертывание и подрезка отливок
Рис. 42 показывает пример работы на станке двухголовочной конструкции. Это восьмишпиндельный станок, имеющий две группы по четыре шпинделя с каждой стороны револьверной головки. Отливки E предназначены для ступиц колес автомобилей. Порядок операций на одной из отливок, по мере ее поворота, следующий: отверстие в ступице сначала подвергается черновому развертыванию конической разверткой A, а противоположный конец ступицы подвергается черновой подрезке и зенкованию инструментом в шпинделе A1. Когда револьверная головка поворачивается, эта же отливка развертывается близко к чистовому размеру разверткой B, а левый конец ступицы подвергается черновой подрезке резцом F, в то время как инструмент в противоположном шпинделе B1 завершает операцию зенкования и подрезки. В третьей позиции развертка C чисто обрабатывает отверстие точно по размеру, и когда деталь поворачивается в четвертую позицию, ступица с левой стороны подвергается чистовой подрезке инструментом в шпинделе D. (Третий и четвертый шпиндели правой группы не используются для этой конкретной операции.) Когда револьверная головка снова поворачивается, готовая отливка снимается и заменяется необработанной. Хотя только что были описаны последовательные операции на одной отливке, следует понимать, что все инструменты работают одновременно и что готовая отливка прибывает в позицию разгрузки и загрузки каждый раз, когда револьверная головка поворачивается. Триста этих ковких отливок обрабатываются за девять часов.
Выбор типа токарного станка. Разнообразие используемых в настоящее время станков очень велико, и поскольку для одного и того же вида работ часто могут быть использованы разные типы, выбор наилучшего и наиболее эффективного станка часто является довольно сложной проблемой. Например, существует много различных типов и конструкций токарных станков, таких как обычный токарно-винторезный станок, токарно-револьверный станок с ручным управлением, полуавтоматический токарный станок и полностью автоматический тип, который после того, как он «настроен» и запущен, является полностью независимым. Следовательно, когда необходимо обточить определенную деталь, возникает вопрос, какой тип станка следует использовать, предполагая, что можно было бы применить несколько разных станков? Ответ на этот вопрос обычно зависит главным образом от количества деталей, которые необходимо обточить.
Например, определенная отливка или поковка может быть обточена на токарном станке, что могло бы быть выполнено на какой-либо форме автоматического или полуавтоматического токарного станка гораздо быстрее. Однако из этого не обязательно следует, что автомат является лучшим станком для использования, потому что токарный станок предназначен для общих работ, и упомянутая деталь, несомненно, могла бы быть обточена с помощью обычного токарного оснащения, тогда как автоматический станок потребовал бы специальных инструментов, а также его нужно было бы тщательно отрегулировать. Поэтому, если требовалось лишь несколько деталей, токарный станок мог бы быть лучшим инструментом для использования, но если требовалось большое количество, автоматический или полуавтоматический станок, несомненно, был бы предпочтительнее, потому что экономия времени, достигнутая за счет последнего типа, с избытком компенсировала бы дополнительные расходы на инструментальное оснащение и настройку станка. Также необходимо в связи с некоторыми работами учитывать степень требуемой точности, а также скорость производства, и именно из-за этих меняющихся условий работа одного и того же общего класса часто выполняется на станках разных типов, чтобы обеспечить наиболее эффективные результаты.
ГЛАВА VI
ПРАКТИКА РАБОТЫ НА ВЕРТИКАЛЬНО-РАСТОЧНОМ СТАНКЕ
Все различные типы токарных станков, используемых в настоящее время, произошли от токарного станка. Многие из этих инструментов, однако, не напоминают токарный станок, потому что в процессе эволюции было сделано много изменений, чтобы разработать токарные станки для обработки определенных классов работ с наибольшим преимуществом. Станок, проиллюстрированный на рис. 1, принадлежит к семейству токарных станков и известен как вертикально-расточной и токарный станок. Этот тип, как следует из названия, используется для расточных и токарных операций, и он очень эффективен для работ в пределах своего диапазона. Деталь, подлежащая обработке, удерживается на столе B либо зажимами, либо в кулачках патрона, прикрепленных к столу. Когда станок работает, стол вращается, а токарные или расточные инструменты (которые удерживаются в резцедержателях T) остаются неподвижными, за исключением движения подачи. Очень часто используется более одного инструмента за раз, как будет показано позже на примерах работы на вертикально-расточном станке. Резцедержатели T вставляются в ползуны T1, поддерживаемые суппортами S, которые установлены на поперечине C. Каждая инструментальная головка (состоящая из суппорта и ползуна) может перемещаться горизонтально вдоль поперечины C, а ползуны T1 имеют вертикальное перемещение. Эти перемещения могут осуществляться как вручную, так и механически.
Рис. 1. Вертикально-расточной и токарный станок Gisholt
Когда поверхность обтачивается параллельно рабочему столу, вся инструментальная головка перемещается горизонтально вдоль поперечины, но когда обтачивается цилиндрическая поверхность, ползун перемещается вертикально. Инструментальные головки перемещаются горизонтально винтами H и H1, а вертикальная подача для ползунов получается от шлицевых валов V и V1, при этом для каждой головки имеется отдельный винт и вал, так что движения подачи независимы. Эти валы подачи вращаются для механической подачи вертикальными валами A и A1 с каждой стороны станка. Эти вертикальные валы соединяются с валами подачи через конические и цилиндрические зубчатые передачи, расположенные на концах поперечины. На большинстве расточных станков соединение с одним из шлицевых валов V или винтом H осуществляется с помощью подвижной шестерни, которая устанавливается на тот вал, который обеспечит желаемое направление подачи. Конкретный проиллюстрированный станок устроен так, что либо правый, либо левый винт или вал подачи может быть включен простым переключением рычагов D1 или D.
Величина подачи на оборот стола варьируется для каждой инструментальной головки механизмами изменения подачи F с каждой стороны станка. Эти коробки подач содержат шестерни разных размеров, и путем изменения комбинаций этих шестерен величина подачи варьируется. Пять изменений подачи получаются на этом станке переключением рычага E, и это число удваивается переключением рычага G. Имея две коробки подач, движение подачи каждой головки можно варьировать независимо. Направление как горизонтальной, так и вертикальной подачи может быть изменено рычагом R, который также используется для включения или выключения подач. Этот станок оснащен лимбами I и I1, которые могут быть установлены для автоматического отключения подачи в любой заранее определенной точке. Имеются также микрометрические лимбы, градуированные до тысячных долей дюйма и используемые для настройки инструментов без использования измерительных приборов.
Рабочий стол B приводится в движение косвенно от ременного шкива сзади, который передает мощность через зубчатую передачу. Скорость стола может варьироваться для обтачивания больших или малых деталей рычагами J и K, а стол может быть запущен, остановлен или повернут на часть оборота рычагом L, который соединяется с фрикционной муфтой. На противоположной стороне имеются соответствующие рычаги подачи и скорости, так что станком можно управлять из любого положения.
Головки могут быть отрегулированы вдоль поперечины для настройки инструментов ручными рукоятками N, а инструментальные салазки могут перемещаться вертикально поворотом валов V теми же рукоятками. Однако на этом станке эти регулировки обычно не приходится делать вручную, так как существуют быстрые механические перемещения, управляемые рычагами M. Эти рычаги автоматически отключают подачи и позволяют инструментальным головкам быстро перемещаться в требуемое положение, направление движения зависит от положения рычага реверса подачи R и рычага D. Этот быстрый ход, который является особенностью, применяемой к современным расточным станкам среднего и большого размера, экономит время и труд, связанный с ручными регулировками. Поперечина C имеет вертикальную регулировку на гранях правой и левой стоек, которые ее поддерживают, чтобы расположить инструментальные головки на нужной высоте для работы. Эта регулировка осуществляется механически и управляется рычагами по бокам стоек. Обычно поперечина приболчена к стойкам, и эти болты должны быть ослаблены перед выполнением регулировки и всегда должны быть затянуты после.
Функция этих различных рычагов была объяснена, чтобы показать в общем виде, как работает вертикально-расточной станок. Следует понимать, однако, что расположение значительно отличается на станках других марок. Конструкция также значительно варьируется на станках одной и той же марки, но разного размера.