В Советском Союзе наибольшее практическое применение заслужил . А токарно-винторезный станок 163 является предшествующей ему версией. Это оборудование предназначено для токарной обработки крупных и средних заготовок. Данная модель также пользовалась огромной популярностью, как в самом СССР, так и за его пределами. Ведь это неприхотливая машина, нуждающаяся в минимальном внимании со стороны человека.

Предназначение оборудования

Основное предназначение такого оборудования состоит в обработке заготовок, внутренняя и наружная поверхности которых имеют коническую или иную сложную форму. Помимо этого, использование станка 163 актуально при . Он работает с различными приспособлениями, в том числе плашками и сверлами.

Универсальный токарно-винторезный станок подойдет для таких манипуляций, как:

• торцевание;
• точение цилиндрических поверхностей;
• осуществление обработки дисков и валов;
• накатывание рифленой поверхности;
• нарезание резьбы.

Особенность токарно-винторезного оборудования состоит в возможности обработки заготовок, выполненных из самых разных материалов, а также разных размеров, в том числе и достаточно крупных. Агрегат актуален как в мелкосерийном, так и в индивидуальном производстве.

Машина может работать даже в скоростном режиме, когда вращение шпинделя достигает своего верхнего предела. Для таких случаев берутся специальные твердосплавные резцы либо те, которые изготовлены из быстрорежущей стали.

Конструкционные особенности

Станки 163 с самого начала готовились для выполнения множества токарных действий. Именно этой универсальностью во многом объясняется его компоновка и выбор основных элементов.

Конструкция агрегата классическая – органы управления и сам внешний вид его полностью соответствуют времени производства.

Пара опорных тумб вместе с объемной станиной представляют собой единый элемент. В расположенной слева тумбе находится электродвигатель. Со шкивами коробки передач и приводных валов его соединяет стандартная ременная передача.

Помимо основного, в токарно-винторезном агрегате предусмотрено несколько дополнительных двигателей. Несколько из них необходимы для обеспечения работы систем охлаждения и смазки, другие ускоряют движение суппорта.

По верхним направляющим движется задняя бабка, а по боковым скользит суппорт. Вращение передается от двигателя на шпиндель посредством коробки передач, а потом к ходовому валу уже посредством коробки подач.

Станок токарно-винторезный имеет следующие эксплуатационные характеристики

• Для точения изделий конусной формы суппорт его снабжен механизмом, обеспечивающим механическое смещение.
• Выбор допустимых к выполнению операций на нем очень широк. У станка предусмотрен основной и дополнительный функционал.
• При необходимости агрегат переводится в режим работы при вращении шпинделя на высокой скорости.
• Работа может осуществляться как со специальными, так и стандартными резцами.

Для выбора нужного шага при нанесении резьбы корректируются пары шестеренчатых колес в гитаре и коробке передач токарно-винторезного станка.

Технические характеристики

По своей сути, это надежное и простое в использовании оборудование. Но для полноценного использования его возможностей и обеспечения наилучших результатов обработки необходимо проработать его технические характеристики и особенности эксплуатации.

Сам станок 163, как и любое подобное оборудование, разработанное в XX веке, отличается крупными габаритами и внушительной массой (в паспорте указаны значения 353-152-129 см и 4050 кг, соответственно). Из-за этого на указанном оборудовании может выполняться широкий перечень манипуляций.

Токарновинторезный агрегат имеет следующие характеристики:

• ограничение по длине детали до 140 см;
• частота вращения для шпинделя составляет 10–1250 оборотов ежеминутно;
• численность подач для резцовых салазок составляет 32;
• в зависимости от способа размещения заготовки при работе ее размер может составлять до 35 и до 63 см;
• диаметр отверстия в головке шпинделя – 0,7 см;
• в прямом и обратном вращении шпиндельная головка может вращаться с 22-мя и 11-ю скоростями, соответственно;
• скорость поперечного смещения 1,3 м/мин, для продольного она составляет 3,6 м/мин.

При установке в коробке передач токарно-винторезного станка, оборудование будет готово для нарезания резьбы дюймовой, метрической либо питчевой.

Виды движений

В ходе работы станка 163 могут выполняться такие движения:

• Подача.
• Резание осуществляется, когда шпиндель вращается совместно с обрабатываемой заготовкой.
• Создание винтовой поверхности имеет место при продольном прямолинейном смещении суппорта.
• Вспомогательные – ручные перемещения различных элементов оборудования.

Подача – поступательное смещение суппорта прямолинейно в поперечном либо продольном направлении, под углом относительно оси шпинделя в верхней области. Аналогичным образом смещается и задняя бабка и суппорт относительно оси шпинделя.

Основным в ходе работы остается вращение шпинделя. Ременная передача обеспечивает передачу вращения от двигателя к коробке скоростей. Для передачи крутящего момента между основными рабочими валами применяются отдельные шестерни и созданные из них блоки.

Фрикционная электромагнитная муфта необходима для включения и отключения реверсирования для продольной подачи.

При нарезании резьбы той или иной разновидности имеет место движение для нанесения винтовых поверхностей. Это перемещение суппорта возвратно-поступательного типа, имеющее кинематическую связь с вращением шпинделя. Для нанесения на заготовку резьбы дюймового или метрического типа необходима установка по соответствующей схеме зубчатых колес агрегата (Сп). Чтобы нарезать питчевую или модульную резьбу выбирается схема Ср.

Как правильно эксплуатировать

Чтобы работа с токарно-винторезным станком была безопасной и высокоэффективной, требуется неукоснительное соблюдение основных правил его эксплуатации.

Непосредственно перед включением оценивается состояние основных узлов машины – суппорта, коробки передач, бабки, электродвигателей основных и дополнительных, коробки передач. Некоторые агрегаты периодически смазываются.

Требования безопасности для станка 163:

• проведение инструктажа рабочих;
• использование защитных очков и рабочей формы в качестве средств защиты;
• обеспечение достаточного уровня освещенности;
• верная установка оборудования.

При соблюдении всех требований допустим запуск оборудования и выполнение необходимых манипуляций. При использовании различных режимов и приспособлений рабочие должны ознакомиться с правилами подобных операций.

163 Универсальный токарно-винторезный станок предназначен для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ по черным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб. Жесткая конструкция станка 163, высокий предел чисел оборотов шпинделя (1250 об/мин) и сравнительно большая мощность привода (13 квт) дают возможность использовать его как скоростной с применением резцов из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Использование механизма увеличения шага дает возможность увеличения подач: при оборотах шпинделя до 80 об/мин - в 16 раз, при оборотах шпинделя от 100 - 315 об/мин - в 4 раза.

Технические характеристики и жесткость конструкция станины, каретки, шпинделя станка позволяют полностью использовать возможности работы на высоких скоростях резания с применением резцов из быстрорежущей стали или оснащенных пластинами из твердых сплавов при обработке деталей из черных и цветных металлов.
Суппорт станка 163 имеет механическое перемещение верхней части, позволяющее производить точение длинных конусов. Точение коротких конусов также осуществляется движением верхней части суппорта.
Изменение величин подач и настройка на шаг нарезаемой резьбы осуществляются переключением зубчатых колес коробки подач и настройкой гитары сменных шестерен.
Суппорт имеет быстрое перемещение в продольном и поперечном направлениях, которое осуществляется от индивидуального электродвигателя.

Выпуск токарно-винторезного станка модели 163 начат в 1956 года. Разработчик - Рязанское специальное бюро станкостроения. Токарно-винторезный станок мод. 163 длительное время выпускался на станкостроительном заводе имени С. Кирова в г. Тбилиси. Это типичный для того времени тяжелый токарный станок, который устанавливался в заводских металлообрабатывающих цехах или в больших ремонтных мастерских. Токарно-винторезный станок 163 - это старая модификация более современного станка модели 1М63 - одного из самых распространённых на территории бывшего СССР станка, позволяющего производить токарную обработку деталей средних и больших размеров.
Последующие модификации универсального токарно-винторезного станка 163
163 - первая модель серии, начало выпуска 1956 год.
1Д63А - станок выпускался станкостроительным заводом им. Кирова (г. Тбилиси)
1М63 - следующее поколение серии, станок заменил модель 163
1М63Ф306 - токарно-винторезный станок с ЧПУ, начало серийного выпуска 1973 год
1М63Ф101 - токарно-винторезный станок с УЦИ, начало серийного выпуска 1976 год
1М63Б, 1М63БГ, 1М63БФ101 - станки повышенной мощности
1М63Д, 1М63ДФ101 - станки выпускались станкостроительным заводом им. Кирова (г. Тбилиси)
1М63М, 1М63МФ101, 16Р30 - станки повышенной мощности
1М63НГ - токарно-винторезный станок с выемкой в станине
1М63НП - токарно-винторезный станок повышенной точности
1М63НФ1, 1М63НФ101 - токарно-винторезный станок с устройством цифровой индикации УЦИ
1М63НФ10М - токарно-винторезный станок с укороченной станиной с УЦИ
1М63РФ3 - токарно-винторезный станок с ЧПУ

Технические характеристики токарного станка модели 163.

1. Описание объекта модернизации

1.1 Общее описание группы станков, к которой относится выбранный станок, назначение и область их применения

Токарный станок - станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т.д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец - режущий инструмент - перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

В состав токарной группы станков входят станки выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т.д.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации ЭНИМС, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам. Станки предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов, свёрел, зенкеров, развёрток, метчиков и плашек.

Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины. Самые известные токарные станки в советское время - 1К62 и 16К20.

Токарно-винторезный станок модели 163 является скоростным универсальным станком, предназначенным для, выполнения разнообразных токарных и винторезных работ, включая точение конусов с механической подачей и нарезание всех ходовых типов резьб: метрической, модульной, дюймовой и питчевой.

Жесткая конструкция станка, высокий верхний предел чисел оборотов шпинделя и сравнительно большая мощность привода дают возможность использовать его на скоростных режимах с применением твердосплавных резцов и инструментов из современных быстрорежущих сталей. На станке можно обрабатывать детали сравнительно больших размеров из черных и цветных металлов. Станок предназначен для использования в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

Основные узлы и приспособления станка (рис. 1.1). А - гитара сменных колес; В-передняя бабка с коробкой скоростей; В-четырехкулачковый патрон; Г - подвижной люнет; Д - четырехпозиционный резцедержатель; Е - суппорт; Ж - неподвижный люнет; 3 - задняя бабка; И - шкаф с электрооборудованием; К - станина; Л - привод быстрых перемещений суппорта; М - фартук; Н - поддон для сбора охлаждающей жидкости и стружки; О-коробка подач.

Органы управления. 1 - штурвал управления коробкой скоростей; 2-рукоятка для настройки на нормальный или увеличенный шаг резьбы и для деления при нарезании многозаходных резьб; 3 - рукоятка управления реверсивным механизмом для нарезания правых и левых резьб и двукратного увеличения подачи; 4 - рукоятка управления переборами; 5 - пуговка включения и выключения реечной шестерни; 6 - рукоятка поворота, фиксации и закрепления четырёхпозиционного резцедержателя; 7 - рукоятка включения и выключения механического перемещения верхней части суппорта; 8 - кнопка включения быстрых перемещений суппорта; 9 - рукоятка включения, выключения и реверсирования продольных и поперечных перемещений суппорта; 10-рукоятка закрепления и освобождения пиноли задней бабки; 11 - маховичок ручного перемещения пиноли задней бабки; 12 - включатель напряжения; 13 - переключатель для точения конусов или цилиндров; 14 - рукоятка ручного перемещения верхней части суппорта; 15 и 21 - рукоятки включения, выключения и реверсирования вращения шпинделя; 16 - рукоятка включения и выключения маточной гайки; 17 и 22 - кнопочные станции пуска и остановки главного электродвигателя; 18 - рукоятка ручного поперечного перемещения суппорта; 19 - пуговка включения и выключения механического поперечного перемещения суппорта; 20 - маховичок ручного продольного перемещения суппорта; 23 - рукоятка включения ходового винта или ходового валика; 24 и 25 - рукоятки для настройки требуемого шага резьбы или величины подачи; 26 - рукоятка выбора типа резьбы или подачи.

Движения в станке. Движение резания - вращение шпинделя с обрабатываемой деталью. Движения подач - прямолинейное поступательное перемещение суппорта в продольном и поперечном направлениях, а верхней части суппорта - под углом к оси вращения шпинделя; прямолинейное поступательное перемещение задней бабки совместно с суппортом вдоль оси вращения шпинделя. Движение образования винтовой поверхности - прямолинейное поступательное перемещение суппорта в продольном направлении, кинематически связанное с вращением шпинделя. Вспомогательные движения - быстрые механические и ручные установочные перемещения суппорта в продольном и поперечном направлениях и под углом к оси вращения шпинделя, ручное прямолинейное перемещение пиноли задней бабки, ручной периодический поворот четырехпозиционного резцедержателя.

Рисунок 1.1 - Станок модели 163

1.2 Технические характеристики выбранного станка

Высота центров в мм……………………………………………….315

Наибольший диаметр обрабатываемой детали в мм

над станиной…………………………………………………….630

над нижней частью суппорта………………………………….340

Диаметр отверстия в шпинделе в мм……………………………….70

Расстояние между центрами в мм……………….……….1400, 2800

Число скоростей вращения шпинделя………………………….…24

Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту………………10-1250

Количество величин подач суппорта………………………………40

Пределы величин подач суппорта в мм/об

продольные…………………………………….………0.10-3.20

поперечные………………………………….………….0.04-1.18

Пределы величин подач вертикальной части суппорта в мм/об…………………………………………………………………0.033-1

Скорость быстрых продольных перемещений суппорта в м/мин………………………………………………………………….…..3.6

Мощность главного электродвигателя в кВт……………………14

1.3 Описание кинематической схемы станка

От вала II вращение передается валу III посредством тройного подвижного блока шестерен Б 2 с шестью различными скоростями. При среднем положении тройного подвижного блока шестерен Б 3 вращение от вала III сообщается непосредственно шпинделю VI. В двух других положениях блока Б 3 движение передается валу IV и далее через шестерни 24-96, вал V и двойной подвижный блок шестерен Б 4 шпинделю VI.

Как видно из графика скоростей (рис. 1.3), шпиндель имеет 24 различные скорости, от 10 до 1250 об/мин. При обратном вращении шпиндель имеет только 12 скоростей, от 18 до 1800 об/мин.

Минимальное число оборотов шпинделя в минуту n min определяется из выражения

n min = 14500.985 ≈ 10 об/мин.

Движения подач заимствуются непосредственно от шпинделя через шестерни 60-60, когда двойной подвижный блок шестерен Б 5 сдвинут вправо. При подаче используются только два положения подвижного блока шестерен Б 6: среднее, когда зацепляются шестерни 28-56, и правое, когда зацепляются шестерни 42-42.

Показанное на схеме левое положение блока Б 6 применяется для нарезания левых резьб.

Коробка подач получает вращение от вала VIII через сменные колеса. При подаче сменные колеса устанавливаются по схеме С n , а в коробке подач включаются муфты M 1 и М 2 . Тогда вращение, от вала VIII передается ходовому валику XVII через сменные колеса 63-56-88-63, вал IX, муфту М 4 , вал XI, один из блоков Б 7 -Б 10 , вал X, муфту М 2 , вал XII, блок Б 11 , вал XIII, муфту М 4 или перебор 30-60 и 30-60, вал XIV, шестерни 37-53 и вал XVI.

Центральный вал XIX фартука получает вращение от ходового валика через шестерни 24-44, муфту обгона Мо, вал XVIII и червячную передачу 3-36.

Продольная подача включается, выключается и реверсируется электромагнитной двусторонней фрикционной муфтой М 92 . Движение от центрального вала XIX передается фартуку шестернями 55-55 или 52-26-52, муфтой M 92 , валом XXVI, шестернями 22-66, валом XXVII и реечной передачей 12-рейка т = 4 мм.

До вала XXII, который получает вращение от центрального вала XIX через шестерни 55-55 или 52-26-52, муфту М 91 , вал XX и передачу 63-17-20, кинематическая цепь поперечной подачи и подачи верхней части суппорта является общей. Поперечная подача включается смещением подвижной шестерни 17. При этом поперечный ходовой винт получает вращение от вала XXII посредством шестерен 20-17.

Подача верхней части суппорта включается муфтой М 6 . Движение при этом передается от вала XXII коническими шестернями 31-31, валом XXIII, передачей 30-30-30-30, валом XXIV, коническими шестернями 25-25 и муфтой М 6 ходовому винту XXV.

При нарезании резьбы движение заимствуется или непосредственно от шпинделя через шестерни 60-60, как и при подаче, или от вала IV через звено увеличения шага с шестернями 60-24-48-60.

Для нарезания метрической и дюймовой резьб сменные колеса устанавливаются по схеме С п (63-56-88-63), а для нарезания модульной и питчевой резьб - по схеме С р (63-56 и 37-88-53).

При выключенных муфтах М 1 и М 2 (как показано на схеме) нарезаются дюймовые и питчевые резьбы. Для нарезания метрической и модульной резьб муфты M 1 и М 2 включаются. Ходовой винт XV получает вращение от коробки подач, когда включена муфта М 5 .

Быстрые перемещения суппорта во всех направлениях производятся от электродвигателя мощностью 1 кВт, установленного на фартуке станка. Вращение от электродвигателя передается шестернями 20-33 валу XVIII и далее по кинематическим цепям подач.

Обгонная муфта М 0 позволяет производить быстрые перемещения, не выключая рабочей подачи.

Лимб продольной подачи JI приводится в движение от вала XXVII посредством шестерен 75-37-149. Последнее колесо имеет внутренние зубья.

Ручные перемещения остальных рабочих органов станка осуществляются рукоятками, непосредственно закрепленными на ходовых винтах соответствующих передач.

Рисунок 1.2 - Кинематическая схема станка модели 163

Рисунок 1.3 - График скоростей станка модели 163

2. Обзор существующих мехатронных модулей

2.1 Классификация мехатронных модулей движения

Мехатронные модули движения, которые в настоящее время используются в производственных машинах и транспортных средствах нового поколения, можно подразделить на четыре группы.

Высокооборотные модули с максимальной частотой вращения от 9 000 до 250 000 мин-1 и мощностью от 0,1 до 30 кВт для металлорежущих станков, деревообрабатывающих машин, станков для сверления печатных плат, компрессоров и т.д.

В этих модулях используются воздушные и электромагнитные подшипники. Основные преимущества выпускаемых электрошпинделей на магнитных подшипниках:

отсутствие механических контактов и, как следствие, износа;

возможность использования более высоких (по сравнению с традиционными конструкциями) скоростей;

небольшая вибрация, отсутствие трения и снижение тепловых потерь;

возможность изменения жесткости и демпфирующих характеристик системы;

возможность работы в вакууме и вредных средах;

экологическая чистота.

Низкооборотные модули с максимальной частотой вращения от 4 до 300 мин-1, моментом от 10 до 2500 Η·м и точностью позиционирования до 3» для поворотных столов станков, измерительных машин, оборудования для электронного машиностроения, узлов роботов и многоцелевых инструментальных головок.

Модули подобного типа могут с успехом применяться в электровелосипедах, инвалидных колясках, электромотоциклах, скутерах и других легких транспортных средствах. Технические характеристики некоторых транспортных ММД, например, электровелосипедов и инвалидных колясок существенно превышают характеристики лучших мировых производителей. Так, масса инвалидной коляски меньше на 30%, а пробег без подзарядки батареи больше на 50%, чем у импортных аналогов.

Модули линейного движения с усилием от 10 до 5000 Η и скоростью до 32 м/с для приводов металлорежущих станков, промышленных роботов и измерительных машин, а также для запирающих устройств газо- и нефтепроводов.

Цифровые электроприводы с бесколлекторными синхронным и асинхронным двигателями мощностью до 10 кВт с моментом от 1 до 40 Η·м и высоким отношением момента к массе для приводов подачи высокопроизводительных станков и роботов, текстильных и деревообрабатывающих машин, приводов вентиляторов, насосов и т.д. Блок управления такими приводами создается на базе силовых интеллектуальных схем и встраивается в корпус или клемную коробку электродвигателя.

2.2 Общая информация и технические характеристики существующих мехатронных модулей движения

Для создания современных движущихся систем и технологических машин необходимы разнообразные мехатронные модули движения. Требования к развиваемым силам, точности и скорости движений диктуются особенностями технологической операции, а требование минимизации размеров мехатронного модуля движения - необходимостью встраивания его в технологическую машину. Попытка синтеза мехатронного модуля движения из серийно выпускаемых компонентов может привести к технически и экономически неэффективным решениям. Поэтому более рациональным является проектирование специализированного модуля, наиболее полно отвечающего служебному назначению машины.

Технические характеристики мехатронных модулей можно разделить на следующие группы:

Основные электромеханические характеристики (в номинальном, максимальном и повторно-кратковременном режимах работы):

для модулей вращательного движения - мощность, момент, частота вращения (макс., мин.), дискретность углового перемещения;

для модулей линейного движения - мощность, усилие, скорость перемещения (макс., мин.), дискретность линейного перемещения.

Основные технологические характеристики - геометрические и конструктивные размеры (конус шпинделя, макс, длина рабочего хода линейного механизма, диаметр поворотного стола и т.п.).

Дополнительные технологические характеристики - наличие устройства подачи охлаждающей жидкости в зону резания, наличие устройства зажима-разжима крепления инструмента или детали, наличие устройств встроенного принудительного охлаждения, наличие устройств контроля геометрии обрабатываемой детали и т.п.

3. Расчётно-конструкторская часть

3.1 Расчёт шарико-винтовой передачи

Для расчета параметров шарико-винтовой передачи (ШВП) необходимо определить максимальное усилие передачи. Для этого при модернизации линейных перемещений суппорта токарного станка рассчитываем массу суппорта.

Исходя из габаритов суппорта станка, определенных приблизительно из общего вида станка и размеров, приведенных в технических характеристиках, масса суппорта равна:

m суп = ,

В суп, Г суп, Д суп - соответственно высота, глубина и длина суппорта станка, В станка, Г станка, Д станка - соответственно высота, глубина и длина станка;

К з.суп - коэффициент заполнения объема суппортом;

К з.станка - коэффициент заполнения объема станком; станка - масса станка.

В суп = 800 мм, Г суп = 1420 мм, Д суп = 612 мм, К з.суп = 0.4;

В станка = 1680 мм, Г станка = 1420 мм, Д станка = 3530 мм, К з.станка = 0.5;

m станка = 4060 кг.

m суп = = = 268 кг.

В случае модернизации токарного станка масса перемещаемого механизма (суппорта, револьверной головки и, собственно, инструмента) равна:

m ∑ = m суп +m рев.голов. +m инстр. ,

m суп = 268 кг;

m рев.голов. = 5 кг;

m инстр. = 3 кг.

m ∑ = 268+5+3 = 276 кг.

При горизонтальном движении перемещаемого механизма, сила трения, возникающая в опорах скольжения, F тр (Н), равна:

F тр = m ∑ ∙g∙f c ,

где- ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с 2 ,

f с - коэффициент трения скольжения, f c = 0,15.

F тр = 276*9.81*0.15 = 406 Н.

Максимальное усилие передачи, F нагр (Н), для горизонтального перемещения при условии, что технологическое усилие F техн при обработке детали составляет приблизительно 200…300% от силы трения, равно:

F нагр = F тр +F техн = (3÷4)∙F тр,

F тр = 406 Н.

F нагр = (3÷4)∙F тр = 1421 Н.

3.2 Расчёт геометрических параметров винта ШВП

Для определения геометрических параметров звеньев механизма вначале задаемся некоторыми величинами в первом приближении.

Условие устойчивости винта определяется по формуле:

n y = J расч ∙q∙E y /F нагр ∙I 2 р.г.

где у - коэффициент запаса устойчивости, для вертикальных винтов = 4; нагр - максимальное усилие передачи = 1421 Н; р.г. - рабочая длина гайки (принимают равной 2-4 шагам винта), мм;

q - коэффициент закрепления винта =40;

Е у - модуль упругости первого рода материала винта = 2,1*10 11 Па; расч - приведенный к винту момент инерции поступательно перемещающихся масс, мм 4 .

Угловая скорость гайки (винта) определяется по формуле:

ω = π∙n/30,

n - частота оборотов вала двигателя = 750 об/мин.

ω = 3.14∙750/30 = 78.5 рад/с.

Передаточное отношение ШВП определяется по формуле:

U вп = ω/ν,

ν - линейная скорость винта (гайки) = 0.0669 м/с.

U вп = 78.5/0.0669 = 1174 м -1 .

Шаг резьбы определяется по формуле:

P = 2∙10 3 ∙π/U вп ∙K,

К - число заходов резьбы (обычно ШВП выполняются однозаходными, т.е. К=1).

P = 2∙10 3 ∙3.14/1174 = 5.35.

Результат вычисления шага резьбы, полученный в мм, округляем до ближайшего стандартного числа из ряда: 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 24. Следовательно, Р = 5.

Полученное значение шага резьбы используется для определения рабочей длины гайки l р.г.

Приведенный к винту (валу) момент инерции поступательно перемещающихся масс равен, мм 4:

J расч = n y ∙F нагр ∙I 2 р.г. /q∙E y ,

где р.г. = 5.

J расч = 4∙1421∙25 . /40∙2∙10 11 = 142100/80∙10 11 = 1.77∙10 -8 мм 4 .

Средний диаметр винта определяют по формуле:

d ср = = = 2.45*10 -4 м.

Значение диаметра винта посредством формулы получаем в метрах,

для удобства дальнейшей работы переводим в миллиметры и округляем до ближайшего большего стандартного значения из ряда: 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100

Следовательно d ср = 30 мм.

d ш = k р ∙P,

Кр - коэффициент шага резьбы, равный 0,6.

d ш = 0.6∙5 = 3 мм.

Определяем угол подъема винтовой линии на среднем радиусе ходового винта по формуле:

ψ = arctg (P∙K/π∙d 0),

где 0 - диаметр окружности, на которой располагаются центры шариков (рис 1.4); d 0 считать равное d cр.

ψ = arctg (5/3.14∙30) = 3.03°.

Рисунок 1.4 - Геометрия ШВП

Приведенный угол трения качения определяется по формуле:

P к = arctg (2∙f k /d ш ∙sinβ),

где k - приведенный коэффициент трения качения (при закаленных винтовых поверхностях HRC > 58 и стальных шариков твердостью HRC > 63 принимают f k =0,007…0,01 мм);

β - угол контакта шариков с винтом и гайкой; для круглой канавки β =30°.

P к = arctg (2∙0.01/3∙0.5) = 0.76°.

Коэффициент полезного действия винтовой пары:

ƞ вп = tg ψ / tg (ψ+P k),

ƞ вп = 0.05 / 0.06 = 0.83.

Длина развертки рабочей части винтовой шариковой канавки определяется как:

l p . k . = l р.г. /sinψ,

l р.г - рабочая длина гайки = 5.

l p . k . = 5/0.05 = 100 мм.

Расчетное количество шариков:

Z p = l p . k . /d ш = 100/3 = 34.

Уточнение длины гайки производят по формулам:

l p . k = Z p * d ш = 34*3 = 102 мм.

l р. г = l p.k * sinψ = 102*0.05 = 5.1.

Зазор между винтом (гайкой) и шариком:

Δ/2 = 0,04∙d ш = 0.04*3 = 0.12.

Радиус канавки (радиус профиля резьбы винта и гайки) определяется по формуле:

r ж = 0,51∙d ш = 0.51*3 = 1.53 мм.

Внутренний диаметр винта:

d в = d ср -2∙r ж - Δ/2 = 30-2*1.53-0.12 = 26.82 мм.

Внешний диаметр винта:

d н = d в +2∙h 1 ,

где 1 - глубина профиля резьбы у винта и гайки; h 1 = (0,3…0,35) d ш = 1.

d н = 26.82+2∙1 = 28.82 мм.

3.3 Расчёт геометрических параметров гайки ШВП

Смещение профиля резьбы в радиальном направлении, мм:

B’ = *cosβ = (1.53 - 1.5)*0.86 = 0.026 мм.

Внутренний диаметр гайки, мм:

D в = d cp +2*( B’) = 30+2*(1.53 - 0.026) = 33 мм.

Внешний диаметр гайки, мм:

D н = D в - 2h 1 = 33 - 2 = 31 мм.

Диаметр окружности, по которой происходит контакт шариков с гайкой, мм:

D k = d cp + 2r ж *cosβ = 30 + 3.06*0.86 = 32.63 мм.

Наружный диаметр гайки при расположении в ней возвратного канала, мм:

D = 1.3*D в +2d ш +10 = 1.3*33+6+10 = 59 мм.

Наружный диаметр гайки при расположении возвратного канала вне гайки, мм:

D = 1.3*D в = 1.3*33 = 43 мм.

3.4 Проверочный расчёт передачи по контактным напряжениям

Условие контактной прочности:

σ H max = 0.245*n p * ≤ [σ] H ,

σ H max - максимальные контактные напряжения, МПа;

[σ] H - допускаемые контактные напряжения, МПа (для винтовых поверхностей винта и гайки твердостью HRC≥53 и шариков твердостью HRC≥63 допускаемые контактные напряжения равны [σ] H = 3500…5000 МПа);

r ш - радиус шарика, r ш = d ш /2 = 1.5 мм;

r в - внутренний радиус винта, r в = d в /2 = 13.41 мм;

E y = (2…2.5)*10 5 МПа;

F AΣ - суммарная осевая сила,

F AΣ = F нагр +F н,

F н - сила предварительного натяга, F н = (0.25…0.35) F нагр; p - коэффициент нагрузки, определяемый в зависимости от отношения главных кривизн А/Д по таблице 1.

Таблица 1 - Значение коэффициента n p

Токарный станок серии 163 был спроектирован Рязанским станкостроительным заводом еще в 1953 г. Выпуск этой модели продолжался длительное время, так как она обладает уникальными техническими и эксплуатационными качествами. И до сих пор станок используется для выполнения работ в специализированных мастерских.

Конструктивные особенности станка

Изначально станок серии 163 был разработан для выполнения широкого спектра токарных операций и поэтому он считается универсальным. Это отобразилось в его компоновке и конструктивных элементах.

Расположение компонентов в оборудовании классическое. На поверхности станины находятся шлифованные направляющие. На них установлена каретка с резцедержателем, которая имеет механизм подачи режущего инструмента. Главный привод осуществляется за счет работы электродвигателя, который соединен с коробкой передач с помощью ременного привода. Для регулирования скоростей вращения шпинделя в коробке передач можно изменять сцепление передающих шестерен.

Станок 163 имеет следующие конструктивные особенности и эксплуатационные качества:

• разнообразие выполняемых операций. С помощью этого оборудования можно делать точение, расточку, формировать метрическую резьбу на поверхности цилиндрических заготовок. В качестве дополнительной функции производитель предусмотрел возможность выполнять сверление;
• возможность активации режима обработки на высоких скоростях вращения шпинделя. При этом устанавливаются не только резцы со стандартными характеристиками, но и специальные модели;
• суппорт имеет устройство для механического смещения. Благодаря этому на станке можно выполнять точение конусных деталей.

Для реализации быстрых смещений суппорта в продольном и поперечном направлении в конструкции есть два электродвигателя. Это уменьшает инертность обработки, способствует повышению качества токарных работ. Однако перед активацией этих режимов необходима предварительная настройка.

Настройка шага при формировании резьбы осуществляется за счет изменения пар шестеренчатых колес в коробке передач. Дополнительно необходимо откорректировать аналогичный параметр для гитары станка.

Описание технических характеристик

Для токарного станка модели 163 характерна простота эксплуатации. Достижение оптимального результата обработки заготовок возможно только после изучения его технических характеристик и правил работы на этом оборудовании.

Как и все оборудование этого класса, выпускаемое в середине 20-го века, токарный станок имеет достаточно большие размеры, которые составляют 353*152*129 см. Это объясняется его универсальностью и возможностью выполнения широкого спектра операций. При этом масса установки составляет 4050 кг.

Для точного анализа возможностей, которыми обладает , следует изучить его основные технические характеристики. Они заключаются в следующем:

• максимально допустимые размеры обрабатываемых деталей зависят от способа их установки. Над станиной этот параметр не может превышать 63 см, над суппортом – 35 см;
• длина заготовки не может быть больше значения 140 см;
• шпиндельная головка имеет отверстие диаметром 70 мм;
• шпиндель может вращаться с частотой от 10 до 1250 об/мин;
• число скоростей шпиндельной головки зависит от направления вращения. При прямом движении этот параметр равен 22, при обратном – 11;
• количество подач резцовых салазок, продольных и поперечных каретки равно 32;
• быстрые смещения осуществляются со скоростью 3,6 м/мин (продольные) и 1,3 м/мин (поперечные).

Мощность электродвигателя для главного привода составляет 13 кВт. Но кроме этого при расчете максимальной нагрузки на электросеть следует учитывать характеристики вспомогательных силовых установок. Их суммарная мощность равна 2,2 кВт. В их число также входят электронасосы, обеспечивающие функционирование системы смазки и подачи охлаждающей жидкости.

Функциональные возможности станка 163 включают в себя операции по формированию резьбы различного типа: метрической, питчевой и дюймовой. Перед выполнением этих работ следует установить соответствующую пару шестерен в коробку передач.

Правила эксплуатации оборудования

Ознакомление с инструкцией является обязательным условием для эффективной и безопасной работы на станке 163. Однако следует учитывать, что модель не выпускается длительное время и поэтому фактические характеристики могут отличаться от паспортных.

На первом этапе работы необходимо проверить узлы и агрегаты оборудования. Сюда входит анализ состояния коробки передач, электродвигателей и проверка линейных размеров передней и задней бабки, резцовых салазок и суппорта. Затем выполняется смазка узлов, согласно прилагаемой инструкции.

Для обеспечения безопасности работы на станке соблюдаются такие условия:

• наличие хорошего освещения;
• инструктаж работников перед работой;
• корректная установка станка на специальные опоры или подготовленную платформу;
• применение средств индивидуальной защиты: рабочая одежда, защитные очки.

Только после этого можно приступать к выполнению токарных операций.

В видеоматериале показан пример того, как токарно-винторезный станок 163 делает обработку стальной заготовки:

stanokgid.ru

163 характеристики станка

Технические характеристики:

Станки модели 163 предназначены для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ по черным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб. Жесткая конструкция станка, высокий предел чисел оборотов шпинделя (1250 об/мин) и сравнительно большая мощность привода (13 квт) дают возможность использовать его как скоростной с применением резцов из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Использование механизма увеличения шага дает возможность увеличения подач: при оборотах шпинделя до 80 об/мин - в 16 раз, при оборотах

Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, мм 630 Наибольший диаметр обрабатываемого изделия над суппортом, мм 340 Диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм 65 Расстояние между центрами, мм 1400 Высота центров, мм 315 Наибольшая длина обтачивания, мм 2520; 4500 Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту 5:-: 500 Пределы продольных подач, мм/об 0,20:-: 3,05 Пределы поперечных подач мм/об 0,07:-: 1,04 Нарезаемые резьбы: метрическая, шаг в мм 1:-: 192 дюймовая, число ниток на 1” 24 – ? модульная, шаг в модулях 0,5п – 48п питчевой, в диаметральных питчах 96 – 7/8 Мощность главного электродвигателя, квт 14 Габариты станка, мм (длина, ширина и высота) 3530 Х 1520 Х 1290 Вес станка 4050

Купить этот станок без посредников:

mashinform.ru

Токарно-винторезный станок 163

Токарно-винторезный станок 163 предназначен для обработки деталей типа вал, диск, протачивания наружных цилиндрических поверхностей, торцевания, растачивания различных отверстий, нарезания резьб как резцом, так и метчиком и плашкой, накатывания рифленых поверхностей.

На станке можно обрабатывать детали сравнительно больших размеров из различных материалов (черные и цветные металлы).

Токарно-винторезный станок 163 является скоростным универсальным станков позволяющий на верхний пределах частоты вращения шпинделя использовать скоростные режимы с применением резцов из быстрорежущей стали и твердосплавных (ВК, ТК).

Применяется в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

• 1М63;
• 1М63Ф306;
• 1М63М;
• 1М63НГ;
• 1М63НП;

А.Гитара сменных зубчатых колес;

Б.Передняя бабка;

В.Четырехкулачковый патрон;

Г.Подвижный люнет;

Д.Резцовая головка;

Е.Суппорт;

Ж.Неподвижный люнет;

З.Задняя бабка;

И.Шкаф для электрооборудования;

К.Станина;

Л.Привод ускоренного перемещения суппорта;

М.Фартук станка;

Н.Поддон для сбора СОЖ и стружки;

О.Коробка подач станка

1. Рукоятка управления коробкой скоростей;
2. Ручка настройки нормального или увеличенного шага резьбы;
3. Рукоятка реверса при нарезании левой или правой резьбы;
4. Рукоятка перебора;
5. Включение реечной шестерни;
6. Ручка поворота и фиксации резцедержателя;
7. Рукоятка механического перемещения каретки;
8. Кнопка включения ускоренного перемещения суппорта;
9. Рукоятка реверса продольных и поперечных перемещений суппорта;
10. Фиксация пиноли задней бабки;
11. Маховик ручного перемещения пиноли;
12. Включатель напряжения;
13. Точения конусов или цилиндров;
14. Ручное перемещение каретки;
15. Включение и реверс шпинделя;
16. Включение маточной гайки;
17. Ручное перемещение суппорта;
18. Включение механического перемещения суппорта;
19. Ручное продольное перемещения суппорта;
20. Включение и реверс шпинделя;
21. Пуск главного электродвигателя;
22. Включение ходового винта или валика;
23. Рукоятка настройки необходимого шага и подачи для нарезания резьбы;
24. Выбор типа нарезаемой резьбы

фото:кинематическая схема токарно-винторезного станка 163

В работе станка можно выделить следующие основные движения:

• Главное движение или движение резания;
• Вспомогательное движение или движение подач;
• Движения образования винтовой поверхности

Главное движение - это вращение шпинделя с обрабатываемой заготовкой. Ведущий вал коробки скоростей получает вращательное движение от главного электродвигателя через клиноременную передачу. При помощи дисковой фрикционной муфты шестерни 40 и 45 соединяются с валом 1.Крутящий момент вал 2 получает через подвижный блок шестерен Б с двумя различными передачами. От вала 2 вращательное движение передается на вал 3 через тройной подвижный блок шестерен. В среднем зацепления блока шестерен, вращение передается непосредственно на шпиндель станка 6.

Вспомогательное движение – прямолинейное возвратно-поступательное движение суппорта в продольном и поперечном направлениях.

Движение подач осуществляется непосредственно от шпинделя через шестерни 60-60, когда подвижный блок сдвинут в правое положение.

Центральный вал 19 фартука получает вращательное движение от ходового валика через зубчатые колеса 24-44, обгонную муфту, вал 18 и червячную передачу 3-36.

Включение, выключение и реверсирование продольной подачи осуществляется при помощи электромагнитной фрикционной муфты.

Движение образования винтовой поверхности - кинематически связанное с вращением шпинделя прямолинейное возвратно-поступательное движение суппорта для нарезание различных резьб.

Движение заимствуется от шпиндельной бабки через зубчатые колеса 60-60 или от вала 4 через звеноу величенного шага с шестернями 60-24-48-60.

При нарезании метрических и дюймовых резьб, сменные зубчатые колеса (гитара) устанавливаются по схеме Сп, а для модульных и питчевых резьб – Ср

При помощи двух рукояток производиться переключение всех скоростей на станке.

Рукоятка 1 управляет подвижными блоками зубчатых колес Б1 и Б2,а рукоятка 27 – тройным блоком Б3 и двойным блоком Б4

Перемещением рукоятки 1 через вал 26 и шестерни 25-8 приводится во вращательное движение кривошипный палец 9 с диском 7, на котором расположен торцевой кривошипный паз. В него входит ролик 6 двухплечевого рычага 5. Второй конец рычага 5 при помощи ползунка 32 связан с вилкой 31, которая, в свою очередь, перемещается по круглой направляющей 30.Валка 31 перемещает тройной подвижный блок Б2

Двойной подвижный блок Б1 перемещается вилкой 11, которая, в свою очередь, перемещается по круглым направляющим при помощи кривошипного пальца 9 и ползушки 10.

фото:механизм переключения скоростей

Www.metalstanki.com.ua

Токарно-винторезный станок 163

Токарно-винторезный станок 163 - это старая модификация более современного станка модели 1М63 - одного из самых распространённых на территории бывшего СССР станка, позволяющего производить токарную обработку деталей средних и больших размеров. Станок экспортировался во многие страны мира. Токарно-винторезные станки модели 163 зарекомендовали себя как надёжные и неприхотливые, не требующие повышенного внимания.

Назначение

Токарно-винторезный станок 163 по предназначен для обработки цилиндрических, конических и сложных поверхностей - как внутренних, так и наружных, а так же для нарезания резьбы. Для обработки торцовых поверхностей заготовок применяются разнообразные резцы, развертки, сверла, зенкеры, а так же плашки и метчики.

Обозначение токарно-винторезного станка 163

Буквенно-цифирный индекс токарно-винторезного станка 163 обозначает следующее: цифра 1 - это токарный станок; цифра 6 – обозначает токарно-винторезный станок, цифра 3 – максимальный радиус обработки заготовки (315 мм).

Новый токарно-винторезный станок 163

Это старая модификация более современного станка модели - одного из самых распространённых на территории бывшего СССР станка, позволяющего производить токарную обработку деталей средних и больших размеров. Станок экспортировался во многие страны мира. Токарно-винторезные станки модели 163 зарекомендовали себя как надёжные и неприхотливые, не требующие повышенного внимания.

Назначение

По предназначен для обработки цилиндрических, конических и сложных поверхностей - как внутренних, так и наружных, а так же для нарезания резьбы. Для обработки торцовых поверхностей заготовок применяются разнообразные резцы, развертки, сверла, зенкеры, а так же плашки и метчики.

Обозначение токарно-винторезного станка 163

Буквенно-цифирный индекс токарно-винторезного станка 163 обозначает следующее: цифра 1 - это токарный станок; цифра 6 - обозначает токарно-винторезный станок, цифра 3 - максимальный радиус обработки заготовки (315 мм).

Новый токарно-винторезный станок 163