Глава XXIV

Рациональные методы токарной обработки

За годы послевоенных пятилеток в нашей промышленности широко развернулось движение новаторов производства. Применяя наиболее передовые методы труда, более совершенную технологию и организацию производства, новаторы производства добились значительного повышения производительности труда.

1. Сокращение основного (машинного) времени

Сокращение основного (машинного) времени достигается главным образом за счет увеличения скорости резания и подачи и уменьшения числа проходов.

Созданные отечественной промышленностью твердые сплавы сохраняют высокие режущие свойства на больших скоростях резания и подачах. Токари-скоростники в практической работе стремятся наилучшим образом использовать возможности твердосплавных инструментов. Они много внимания уделяют совершенствованию инструмента, улучшают его геометрию, изменяют способы крепления пластин твердого сплава, строго следят за состоянием режущих кромок в процессе работы и добиваются значительного увеличения подачи, скорости резания и уменьшения числа проходов.

За последнее время усилия токарей-новаторов направлены на освоение нового режущего материала — термокорунда, причем наибольшие успехи достигнуты ими при обработке чугуна и цветных металлов. Например, при обработке чугуна резцами, оснащенными керамическими пластинками, токарь П. Быков достиг скорости резания 3450 м/мин, токарь т. Бушуев — скорости резания 3785 м/мин.

Многорезцовая наладка. Большое место в передовой практике токарного дела занимает многорезцовая наладка. Под многорезцовой наладкой разумеется одновременная обработка заготовки несколькими режущими инструментами.

Для многорезцовой обработки с большими сечениями стружки (шпиндели станков, многоступенчатые валики и др.) применяют специальные многорезцовые токарные станки большой мощности, отличающиеся также и большой жесткостью. Однако нужно стремиться строить свою работу по принципу многорезцовой наладки также и при работе на обычных токарных станках во всех случаях, когда при обработке одним резцом получается избыток мощности.

Многорезцовая работа позволяет уменьшить как основное время, так и время на вспомогательные операции.

На рис. 289, а показана схема окончательной обработки ступенчатой детали двумя резцами одновременно; многорезцовая наладка для этого случая позволяет снизить основное время почти вдвое. Кроме того, экономится время на подвод и отвод одного резца, а также на один поворот резцедержателя.

На рис. 289, б показана схема вытачивания трёх канавок одновременно тремя резцами. В этом случае основное время сокращается втрое. Кроме того, экономится время на подвод и отвод двух канавочных резцов, а также на два поворота резцедержателя.

На рис. 289, в показана схема одновременного сверления и обтачивания (до упора) втулки на станке 1А62. Здесь также сокращается основное время почти вдвое.

На рис. 290 показана многорезцовая державка для одновременного обтачивания всех ступеней четырехступенчатого шкива. Обтачивание сначала делают начерно, после этого поворачивают державку на 180° и производят подрезку четырех торцов и чистовое обтачивание. Применение таких многорезцовых державок повышает производительность труда примерно в 4 раза.

Токарь Миронов предложил растачивать фаски в отверстии зубчатых колес не по одной, а сразу по две. Для этого он предложил оправку 5, схематически показанную на рис. 291, с двумя резцами 1 и 6. Установить такую оправку по длине отверстия детали 7 очень удобно благодаря применению регулируемого упора 3 с роликом 2; оправку, закрепленную в резцедержателе 4, вводят в отверстие, пока ролик не упрется в торец детали. Этим достигается значительная экономия времени.

Описанный способ позволяет сократить длительность операции растачивания фасок примерно в два раза. Предложенные т. Мироновым оправки в настоящее время применяют также для одновременного обтачивания наружных фасок.

На рис. 292 показан специальный резцедержатель 1, закрепленный в суппорте 5 станка. В резцедержателе установлены два резца: резец 3 подрезает торец пустотелого прутка, а резец 2 отрезает часть прутка после того, как резец 3 подрежет торец. Применение такого резцедержателя сокращает время обработки в 2 — 3 раза. При обработке по старому способу нужно сначала подрезать торец, затем повернуть резцовую головку суппорта, подвести отрезной резец и только после этого сделать отрезку.

2. Сокращение вспомогательного времени

При резком снижении основного времени, достигнутом токарями-скоростниками, становятся совершенно нетерпимыми большие затраты вспомогательного времени при обработке. Новаторы в борьбе за уменьшение штучного времени достигли значительных успехов и в сокращении вспомогательного времени на установку и съем детали, на подвод и отвод инструмента, на измерение детали, на холостые ходы инструмента и др.

Сокращение времени на установку и съем детали. Ранее были рассмотрены методы закрепления деталей в центрах с использованием самозажимных хомутиков (см. рис. 111), деталей, не имеющих центровых отверстий и закрепляемых при помощи самозажимного поводкового патрона с эксцентриковыми кулачками. Такие способы закрепления значительно сокращают время на установку детали.

Рассмотрены также способы закрепления детали с помощью рифленого центра (см. рис. 110), установленного в шпиндель передней бабки, и вращающегося центра, установленного в заднюю бабку. Такой способ закрепления позволяет обрабатывать валики по всей длине без перестановки. При этом процесс установки значительно сокращается.

Сокращение времени на измерение деталей. Сокращение времени на измерение достигается главным образом за счет применения лимбов продольной и поперечной подач, жестких упоров и ограничителей длины.

Используя продольный и поперечный лимбы и записывая показания лимбов при обработке первой детали из партии, Г. Борткевич сократил время на измерение в 3—4 раза.

Токарь-новатор П. Быков при обработке деталей ступенчатой формы пользуется жестким упором и ограничителями длины и, не прибегая ни к каким другим дополнительным измерениям детали, добивается значительного сокращения вспомогательного времени.

Токарь-новатор В. Семинский применил индикаторный упор, который позволил ему обеспечить высокую точность и сократить время на измерение.

Заслуживает внимания применение новаторами откидных упоров при отрезании заготовок. На рис. 293, а показан откидной упор, установленный в пиноль задней бабки. Пруток, который необходимо разрезать на части определенной длины, подается через отверстия шпинделя до откидного упора, а затем закрепляется. Все отрезаемые части прутка получаются равными по длине, и это достигается без всяких измерений.

На рис. 293, б показан откидной упор, установленный в резцедержатель, позволяющий прорезать канавки в обрабатываемой детали точно по длине без каких-либо измерений.

Сокращение времени на подвод и отвод инструмента и на холостые ходы резца. По окончании каждого прохода токарь должен отвести режущий инструмент от обработанной поверхности детали, чтобы потом продольным перемещением суппорта перевести его в исходное положение для второго прохода. Для этого достаточно отвести резец от детали на расстояние 5—6 мм. Однако, как показывает практика, неопытные токари отводят резец на 20—30 мм от обработанной поверхности, теряя непроизводительно вспомогательное время.

Г. Борткевич установил, что при обработке ступенчатых деталей вспомогательное время на холостые перемещения резца зависит от того, в какой последовательности чередовать обработку ступеней.

На рис. 294 показан пример сокращения времени холостых ходов при наружном обтачивании и подрезании торцов ступенчатой детали с небольшими ступенями и широкими торцами. По старому способу обработка начиналась с подрезания малого торца 1 (рис. 294, а) и заканчивалась обтачиванием цилиндрической поверхности наибольшей ступени 6. При этом подача резца при обтачивании как цилиндрических, так и торцовых поверхностей производилась механически, а холостые ходы резца — преимущественно вручную — поперечной подачей. Поперечная ручная подача утомительна и требует значительной затраты времени.

По предложению Г. Борткевича обработка начинается с обтачивания ступени большого диаметра 1 (рис. 294, б), а заканчивается подрезанием малого торца 6. При таком порядке обработки резец обтачивает как цилиндрические, так и торцовые поверхности механической подачей, а холостые ходы резца производятся вручную в основном только в продольном направлении при помощи маховичка продольной подачи. Такая подача менее утомительна и производится значительно быстрее, чем поперечная ручная подача.

Токарь Уралмашзавода Н. М. Остапенко сокращает холостой обратный ход, используя специальный резец, у которого заточены и доведены как главная, так и вспомогательная режущие кромки. При прямом ходе работает главная режущая кромка, а во время обратного хода — вспомогательная.

Сокращения времени на холостые ходы скоростники достигают часто за счет применения комбинированных резцов, т. е. резцов, имеющих несколько режущих кромок. Такие резцы предназначены для последовательной обработки нескольких поверхностей детали или для совмещения нескольких проходов при обработке данной поверхности.

Использование комбинированных резцов позволяет сократить время на подвод и отвод резца, а также на повороты резцедержателя.

На рис. 295 показан один из случаев использования комбинированного резца. До внедрения этого резца обработка детали производилась тремя резцами в следующем порядке: сначала пруток 2 (рис. 295, а) зажимали в цанговом патроне 1 и обтачивали конус резцом 3; затем резцом 4 отрезали деталь; перевернув, ее снова закрепляли в патроне и фасонным резцом 5 обтачивали закругленный конец.

Токарь т. Бушин, применив специальный фасонный резец 6 (рис. 295, б), стал за одну установку обтачивать деталь Б на конус, а деталь А — по радиусу. Одновременно производилось и отрезание детали А, ранее обточенной на конус. В результате производительность труда увеличилась в три раза.

Как видно из рис. 295, б, резец т. Бушина является комбинированным: его левая режущая кромка служит для обтачивания детали на конус, а правая—для обтачивания по радиусу.

Примером комбинированного резца служит также резец токаря-новатора А. Воробьева для обработки ступенчатых валиков, когда токарю приходится, помимо обтачивания цилиндрических поверхностей, вытачивать канавки, фаски и уступы (рис. 296, а).

По старой технологии обработка ступенчатого валика, изображенного на рис. 296, б, производилась следующим образом. В резцедержатель закреплялись подрезной резец 1 и прорезной (канавочный) резец 2 для вытачивания канавок. Обработка ступеней производилась, начиная с наименьшего диаметра, подрезным резцом, после чего прорезным резцом вытачивались канавки (с подачей резца вручную).

Для обработки тех же валиков токарь А. Воробьев усовершенствовал подрезной резец В. Колесова, превратив его в проходной, а точнее в комбинированный резец (рис. 296, а), выполняющий работу подрезного, прорезного (канавочного) и левого проходного резцов. Обработка валика таким резцом начинается с наибольшего диаметра и ведется в сторону ступеней меньших диаметров (рис. 296, в). После обработки каждого цилиндрического участка производят подрезание торца и врезание с поперечной подачей для образования канавки, затем выводят резец из канавки и после его установки на размер диаметра следующей ступени обтачивают валик по направлению от передней бабки к задней (на рис. 296, в направление подачи резца показано стрелками).

Способ обработки ступенчатых валиков, предложенный т. Воробьевым, наряду с высокой производительностью (в результате резкого снижения вспомогательного времени), характеризуется тем, что исключает возможность поломки резца или брак при несвоевременном выключении продольной подачи.

Токарь-скоростник Московского завода шлифовальных станков т. Малышев вместо двух-трех резцов, применяемых другим» токарями, выполняет подрезание торца, снятие правой фаски, растачивание отверстия и снятие левой фаски с помощью одного отогнутого проходного резца, что значительно уменьшает холостые ходы резца (рис. 297).

Использование дополнительного резцедержателя. В цехах многих передовых заводов получили широкое распространение дополнительные резцедержатели, устанавливаемые на поперечных салазках суппорта по другую сторону от оси станка. На Московском заводе «Красный пролетарий» почти все токарные станки скоростного участка лауреата Государственной премии мастера И. Белова снабжены дополнительными резцедержателями. Наличие таких резцедержателей позволяет значительно расширить возможности станков, так как в такой резцедержатель можно устанавливать дополнительные резцы и тем самым уменьшить машинное время; наличие такого резцедержателя позволяет во многих случаях в значительной степени снизить время и на вспомогательные ручные операции.

Пусть требуется обточить у заготовки цилиндрическую поверхность диаметром 28 мм на длину 52 мм, выточить канавку и снять фаску 3 X 45° (рис. 298).

При обычном методе обработки на токарном станке с одним резцедержателем в резцедержатель устанавливается, три резца: подрезной резец — для обтачивания цилиндрического участка, канавочный — для вытачивания канавки, проходной — для снятия фаски.

В этом случае необходимо: при углублении каждого из резцов ориентироваться по различным делениям лимба поперечной подачи; после выполнения каждого из переходов поворачивать резцедержатель на новую позицию; при работе по упорам иметь двухпо-зиционный упор или упор с ограничителем длины.

При наличии дополнительного резцедержателя в обычный резцедержатель можно установить подрезной резец 1 (рис. 299) и обточить цилиндрический участок диаметром 28 мм на длину 52 мм. После этого нужно установить продольный упор и отвести резец на себя. По этому же упору установить в задний дополнительный резцедержатель два повернутых лезвиями вниз резца — канавочный 2 и проходной 3. При такой установке резцов обработка будет протекать следующим образом. После обтачивания цилиндрической поверхности до упора подрезной резец 1 отводится в поперечном направлении, как указано стрелкой на рис. 299. По мере отвода подрезного резца резцы 2 и 3 дополнительного резцедержателя приближаются к поверхности заготовки и, врезаясь в нее, вытачивают канавку и снимают фаску.

При этом способе обработки углубление резцов производится по двум различным делениям лимба вместо трех, отпадает надобность в поворотах резцедержателя, улучшаются условия работы резцов, установленных в дополнительный резцедержатель (так как силы резания направлены вниз).

3. Комплексный метод сокращения штучного времени

Очень часто поиски новаторов в части сокращения штучного времени идут одновременно в нескольких направлениях. Такое многостороннее сокращение времени обработки одновременно в нескольких направлениях получило название комплексного метода скоростной обработки. Комплексный метод заключается в том, что в результате осуществления мероприятий по сокращению основного, вспомогательного и подготовительно-заключительного времени получается общее сокращение времени обработки.

За счет комплексного применения скоростных методов работы на скоростном участке мастера И. Белова (завод «Красный пролетарий») выпуск продукции участка и выпуск на одного рабочего увеличился в полтора раза, а цеховая себестоимость продукции снизилась на 17%.

Применение комплексного метода часто приводит к изменению части или всего технологического процесса обработки. Примером такого улучшения является изменение порядка обработки детали, предложенное токарем П. Быковым. На рис. 300, а показана существовавшая установка и закрепление детали, а на рис. 300, б — установка и закрепление той же детали по предложению т. Быкова.

Первая операция обработки детали (рис. 300, а) производилась в четырехкулачковом патроне с выверкой ее по поверхности А; эта поверхность протачивалась в размер, а торец Б подрезался. Для второй операции применялся трех-кулачковый патрон, при этом обрабатывались торец В и отверстие детали. Основной недостаток данного способа обработки заключался в большой затрате времени на выверку детали в четырехкулачковом патроне.

П. Быков предложил другой способ обработки, а именно: при первой операции (рис. 300, б) зажать деталь в трехкулачковом патроне за поверхность А, подрезать торец В, сверлить и расточить отверстие. Вторую операцию П. Быков осуществляет, устанавливая деталь на гладкой оправке /, вместе с которой деталь вращается непосредственно от поводка 2 патрона 3, при этом обтачивает поверхность А и второй торец Б. Благодаря такому способу обработки отпала необходимость в установке и выверке детали в четырехкулачковом патроне, что отнимало значительное время; повысилась также точность расположения наружной поверхности по отношению к отверстию.

При изготовлении коротких деталей с отверстиями часто применяют следующий технологический прием. Заготовку на несколько деталей закрепляют одним концом в патрон, а другим упирают в центр задней бабки и обтачивают по наружной цилиндрической поверхности (рис. 301, а). Затем по всей заготовке прорезают канавки на расстоянии, равном длине обработанной детали, плюс припуск на подрезание торца. Канавки прорезают на такую глубину, чтобы диаметр перемычки был на 0,1—0,2 мм меньше диаметра сверла, которым намечено сверлить отверстие в заготовке.

После этого надрезанную заготовку устанавливают в расточенные кулачки и производят сверление отверстия. Сверло, углубляясь в заготовку, высверливает последовательно одну перемычку за другой, отделяя друг от друга отдельные заготовки втулок (рис. 301, б).

Такой прием создает следующие удобства:
значительно сокращается время на подвод и отвод сверла и резца, так как за одну установку производится обработка нескольких деталей;
отрезной резец, наименее прочный из всех режущих инструментов, участвующих в обработке, и работающий с небольшими подачами, выполняет небольшую часть работы, углубляясь на небольшую длину.

В результате время на выполнение операции — сверление, отрезание и обтачивание — значительно сокращается.

Рассмотренные нами примеры повышения производительности труда показывают лишь основные направления в работе новаторов производства. Каждый день рождает все новые и новые методы труда, которые часто в корне меняют старые.

Бурное развитие социалистического соревнования в Советском Союзе позволило перевести на передовые методы работы целые пролеты, участки и даже цехи заводов.

На заводах нашей страны есть немало примеров, когда отдельные станочники-передовики благодаря тщательному уходу и правильной эксплуатации закрепленных за ними станков годами поддерживают их в работоспособном состоянии.

4. Многостаночная работа

Многостаночная работа заключается в одновременной работе одного рабочего на нескольких станках. Все ручные работы на каждом из обслуживаемых станков, т. е. установка и закрепление заготовки, пуск и остановка станка, снятие обработанной детали и т. д., производятся в то время, когда на остальных станках уже обрабатываются детали.

Число станков, которое может обслужить один рабочий, определяется из следующего условия: время машинной работы одного станка должно быть равно или больше суммы времени ручной работы на всех остальных совмещаемых станках. Если время машинной работы одного станка больше суммы времени ручной работы на всех остальных совмещаемых станках, то разница будет представлять собой свободное, т. е. незагруженное время рабочего.

Допустим, что на трех токарных станках обрабатываются детали с одинаковым штучным временем, равным 12 мин. На ручную работу затрачивается 3 мин. Следовательно, на непосредственную работу станка, т. е. на машинную работу, расходуется 9 мин.

Изобразим это на графике (рис. 302), отложив по верхней горизонтальной линии время работы станков и время работы токаря в минутах.

Далее, отложим на графике для первого станка ручное время, равное 3 мин., и машинное время, равное 9 мин. После 3 мин., затраченных на ручную работу, токарь, пустив первый станок, переходит ко второму станку и здесь производит ручную работу, на которую дано время 3 мин. После пуска второй станок работает, как и первый, в течение 9 мин., что и откладываем на графике.

После пуска второго станка рабочий переходит к третьему станку, где опять-таки затрачивает 3 мин. на ручную работу. Он пускает станок и возвращается к первому станку, который еще не закончил обработку детали. Так как во время машинной работы первого станка, равной 9 мин., рабочий произвел ручную работу на втором и третьем станках, для которой дано время 6 мин., то у него остается свободное время, равное 3 мин. Это показано на рис. 302 в нижней графе.

Приведенный пример наглядно показывает, что одновременная работа одного токаря на трех станках вполне возможна. Больше того, для полной загрузки токаря можно было бы добавить еще один станок для другой операции, у которой ручное время не превышает 3 мин., а машинное время равно 9. мин., или кратно 9 (например, 18 или 27 мин.).

Чтобы достигнуть наилучших результатов в многостаночной работе, требуются определенные условия:
1) должно быть установлено расчетом, что во время машинной работы одного станка токарь свободно будет управляться со всеми ручными работами на остальных станках;
2) необходимо снабдить самоходы всех станков автоматическими выключателями, чтобы токарь не опасался поломки того или иного станка при обслуживании им других станков;
3) многостаночник должен быть освобожден от выполнения вспомогательных работ по обслуживанию рабочего места — доставки заготовок и инструмента на рабочее место, заточки инструмента, получения нарядов на работу и др.;
4) подъем и установка на станке тяжелых Деталей, требующие значительного физического напряжения, должны быть полностью механизированы;
5) расстановка станков должна быть сделана с таким расчетом, чтобы максимально сократить время на переходы рабочего от станка к станку.

5. Механизация и автоматизация процессов обработки на токарных станках

При обработке деталей на токарных станках много времени расходуется на пуск и остановку станка, переключение скоростей и подач, подвод и отвод суппорта в поперечном и продольном направлениях, а также на закрепление и снятие обрабатываемых деталей, установку резца на нужный размер, измерения и т. д. Кроме того, требуются большие затраты мускульной энергии токаря, обслуживающего станок. Поэтому механизация и автоматизация работ на станках, в том числе и на токарных, дает возможность экономить движения и усилия, связанные с управлением станком.

Механизацией производственных процессов называют полную или частичную замену человеческого труда работой машин, механизмов, приспособлений, которые сберегают труд обществу и облегчают труд человека.

Автоматизацией производственных процессов называют выполнение всех технологических операций, транспортировку и контроль готовых изделий машинами, без непосредственного участия человека и лишь под его контролем. Автоматизация производственных процессов является высшей, завершающей формой развития машинного производства.

Внедрение средств механизации и автоматизации является одной из основных задач, поставленных перед отечественной промышленностью, так как создает возможности роста производительности труда и приводит к резкому изменению условий и характера труда.

Возможности механизации и автоматизации процессов токарной обработки очень широки.

Рассмотрим некоторые механизирующие и автоматизирующие устройства для токарных работ.

Для обработки деталей на токарных станках часто применяются упоры, с помощью которых механизируется получение нужных размеров при обтачивании, растачивании, подрезке торца, уступа и т. п. Упоры бывают различных конструкций (см. рис. 130, 131 и 133). Место закрепления упора на станке определяется размером обрабатываемой поверхности детали.

Упоры с микрометрическим устройством (рис. 303, а) позволяют обрабатывать отдельные поверхности детали с точностью до нескольких микрон. С помощью индикаторных упоров (рис. 303, б) в сочетании с мерными плитками (см. рис. 131) можно обрабаты-вaть детали с точностью до сотых долей миллиметра.

Многопозиционные продольные упоры позволяют обтачивать ступенчатые валики с близко расположенными ступенями. На рис. 304 показано четырехпозиционное устройство барабанного типа. Жесткий упор 1 с ограничителем 2 устанавливается на передней направляющей станины и закрепляется на ней двумя болтами 3. Диск 4 можно поворачивать относительно барабана 5, прикрепленного к боковой стенке фартука. В диске ввернуты четыре упорных винта 6, которые можно устанавливать на требуемую длину.

При обтачивании каждой ступени валика суппорт перемещается в продольном направлении до соприкосновения соответствующего упорного винта 6 с ограничителем 2. Перед обтачиванием следующей ступени нужно повернуть диск 4 с накаткой относительно барабана 5 до положения, определяемого фиксатором (на рис. 304 не показан).

Четырехпозиционное поперечное упорное устройство показано на рис. 305. В боковой стенке поперечных салазок жестко закрепляют при помощи болтов неподвижный сухарь 1. На поворотном валике 2 с четырьмя продольными пазами 3 закрепляют неподвижные упоры 4; положение каждого упора определяется предварительно по заданному диаметру детали. Для точения каждой следующей ступени валик 2 поворачивают за накатанную головку на четверть оборота.

Упоры устанавливают на поворотном валике следующим образом. Вначале изготовляют эталонную деталь, точно выдерживая все ее размеры. В дальнейшем эту деталь используют для установки неподвижных упоров на поворотном валике. Закрепив эталонную деталь на станке, сначала подводят вершину резца к поверхности первой ступени. Когда касание произойдет, закрепляют первый упор так, чтобы он вплотную соприкасался с неподвижным сухарем /. Такое закрепление упора относительно неподвижного сухаря определяет точное положение резца для обтачивания поверхности первой ступени обрабатываемой детали. Затем резец подводят к поверхности второй ступени и, повернув валик 2 на четверть оборота, закрепляют на нем, как и в первом случае, второй упор и т. д.

Прочное и жесткое закрепление обрабатываемой детали без затраты человеческой силы достигается применением самоцентрирующих патронов с зажимом детали от пневматического привода (см. рис. 118) или задним центром 1, перемещающимся пинолью 2 от пневматического привода 3 (рис. 306).

Подвод и отвод центра 1 осуществляются пневматическим устройством. При поступлении сжатого воздуха по трубке 4 в правую полость цилиндра пиноль 2 с центром 1 перемещается и зажимает деталь. Когда обработка закончена, сжатый воздух по трубке 5 поступает в левую часть цилиндра, а из правой — по трубке 4 выходит в атмосферу. Задний центр с пинолыо отходит в исходное положение, освобождая деталь.

Применение специальных механизмов в станке также способствует механизации и автоматизации обработки деталей на токарных станках. Так, например, использование падающего червяка (см. рис. 37) в фартуке станка 1А62 позволяет автоматизировать выключение продольной подачи.

Для автоматического выключения подачи на станках, не имеющих падающего червяка, применяют специальный механизм, называемый предохранительной муфтой (см. рис. 19).

Для автоматического выключения подачи на токарном станке, кроме механизмов, оборудованных падающим червяком, применяют электромеханический лимб, позволяющий обрабатывать детали с точностью до 0,1 мм. Схема устройства такого лимба, сконструированного для станков 1Д62М и 1А62 на московском заводе «Красный пролетарий», показана на рис. 307. На валике ручного перемещения каретки суппорта установлен эксцентрик 1, прикрепленный винтами к передней стенке фартука. На эксцентрике плотно вращается диск 2 со свободно посаженным лимбом, имеющим 300 делений. Каждое деление лимба соответствует продольному перемещению каретки на 1 мм. Диск 2 с зубчатым венцом z=106 получает вращение от валика 3 через зубчатое колесо z = 40. В Т-образном пазу диска 2 закрепляют кулачки 4, которые можно установить в нужном положении в соответствии с размерами обрабатываемой детали.

На каретке суппорта расположен микровыключатель 5, который при помощи реле воздействует на соленоид 6, укрепленный на передней стенке фартука и связанный с рукояткой 8 падающего червяка тягой 7.

Все кулачки электролимба срабатывают при одном его обороте на длине 300 мм подачи каретки. Когда суппорт достигает заданного положения, очередной кулачок замыкает микровыключатель и посредством реле включает соленоид, с помощью которого выключается падающий червяк; продольная подача при этом прерывается.

После каждого выключения продольной подачи токарь по лимбу поперечной подачи вручную устанавливает резец на нужный диаметр следующей ступени валика и вновь включает падающий червяк для точения следующей ступени.

Значительным вкладом в механизацию обточки ступенчатых валиков является применение механического копировального устройства (рис. 308), предложенного токарем-новатором В. К. Семинским.

Щуп 4, прикрепленный к пиноли 2, скользит по поверхности копира 5, удерживаемого в правильном положении шпонкой 13. Контакт между копиром и щупом создает пружина 16, помещенная внутри втулки 17. Копир расположен в корпусе 3. Правая сторона копира поддерживается муфтой 6, закрытой крышкой 7, шарнирным винтом 8, ввернутым в муфту 9, и винтом 10, ввернутым в отверстие кронштейна 12, укрепленного на станине. Положение винта 10 регулируется гайкой 11. В крышке 18 установлена шпонка 19, обеспечивающая определенное положение пиноли.

С целью получения прямого угла у подрезаемых уступов используют резцы 1 с главным углом в плане ф = 75°, а ось пиноли располагается под углом 15° по отношению к оси поперечных салазок суппорта.

После обтачивания всей обрабатываемой по копиру поверхности валика поперечные салазки суппорта вместе с резцом отводят на 20—30 мм, а пиноль 2 поворотом рукоятки 14 и эксцентрика 15 перемещают вперед, чтобы щуп 4 отошел от поверхности копира 5. С помощью этого приспособления обрабатывают валики с точностью 4—5-го класса.

На современных токарных станках обработка ступенчатых и фасонных поверхностей осуществляется специальным гидравлическим копировальным устройством (гидравлическим суппортом).

Отечественными станкостроительными заводами выпускаются ряд моделей гидравлических суппортов к токарным станкам. Наибольшее распространение получили гидросуппорты КСТ-1 (завод им. С. Орджоникидзе) и ГС-1 (завод «Красный пролетарий»).

Гидравлический суппорт позволяет с помощью гидрощупа обрабатывать деталь по контурному шаблону, устанавливаемому на специальной направляющей, параллельно оси обрабатываемой детали.

Гидрокопировальное устройство КСТ-1 (рис. 309), установленное на универсально-токарном станке 1А62, позволяет обрабатывать методом автоматического копирования по эталонной детали или плоскому копиру не только детали фасонного профиля, но и различные ступенчатые валики с подрезанием торцов, расположенных под углом 90° к оси обрабатываемой детали. При этом можно применить более высокие режимы резания, чем при работе с ручным выключением подачи, резко сократить количество измерений, значительно уменьшить вспомогательное время.

Гидравлическое копировальное устройство состоит из следующих основных узлов: гидрокопировального суппорта 1, приспособления 2 для установки копира и гидравлического бака 3.

Гидрокопировальный суппорт устанавливается на продольных салазках суппорта.

Обычный резцедержатель 4 закрепляют в передней части основания, во время работы гидрокопировалыюго приспособления он не работает.

В задней части основания под углом 45° к направлению продольной подачи расположены направляющие для корпуса цилиндра, (рис. 310). По этим направляющим иод углом 45° к оси обрабатываемой детали может перемещаться корпус цилиндра и передавать движение резцедержателю и резцу 2.

Копир или эталонная деталь устанавливается в специальном приспособлении и прикрепляется кронштейнами к станине станка.

Гидравлическое устройство работает следующим образом.

Масло насосом 13 под давлением 20—25 атм подается по каналу 8 в полость 9 цилиндра, соединенного с золотником 5 выходным отверстием и трубкой 7. Пружиной в золотник со слабым усилием прижимает щуп 4 к копиру 3.

В поршне 10 имеется калиброванное отверстие 11, соединяющее обе полости цилиндра.

Корпус цилиндра с резцом 2 перемещается под углом 45° по направлению продольной подачи.

Если копир отодвинет щуп с золотником вверх, масло из полости 12 цилиндра будет поступать в сливной бак. Вследствие разности давления масла в полостях 12 и 9 (в результате гидравлической потери давления в отверстии) корпус цилиндра вместе с резцом 2 также отойдет назад.

Если щуп 4, скользя по копиру 3, переместит золотник, прекратится течение масла в сливной бак, в полостях 12 и 9 установится равное давление, и вследствие разности площадей в обеих полостях корпус цилиндра вместе с резцом также продвинется вперед.

Движение продольных салазок.вдоль станины совершается по стрелке I, резец относительно продольных салазок перемещается в направлении II. При соответствующем сочетании скоростей в направлениях I и II можно получить абсолютное движение резца в направлении III, перпендикулярном оси детали 1. Когда щуп движется в направлении, перпендикулярном направлению продольной подачи, что происходит, например, при подрезании торцов, резец отходит в направлении II и в сочетании с направлением подачи I резец движется в направлении III, перпендикулярном оси детали.

На токарных станках 1М620 завода «Красный пролетарий» применяют специальное электрокопировальное устройство, которое автоматически обтачивает ступенчатые детали различных размеров с точностью по диаметру 0,1 мм и по длине ± 0,2 мм. Кроме того, электрокопировальное устройство дает возможность с помощью электрощупа автоматически обтачивать по шаблону любые фасонные поверхности. Электрощуп автоматически подводит резец к заготовке, углубляет на заданную глубину и перемещает по длине точно на заданный размер. Затем резец также автоматически устанавливается на диаметр следующей ступени и обтачивает его точно по длине, после чего автоматически возвращается в первоначальное положение. Токарю остается только снять готовую деталь, установить новую заготовку и снова пустить станок, который в точности повторит все заданные рабочие движения.

В настоящее время токари-новаторы при нарезании резьбы применяют специальное приспособление для автоматического быстрого вывода резца из резьбы по окончании прохода резца, ускоренного обратного хода его в продольном направлении и для автоматического ввода резца на требуемую глубину резания при следующем проходе. Приспособление позволяет значительно ускорить нарезание резьбы.

Автоматизация загрузки и разгрузки токарных станков освобождает рабочих от тяжелого и непроизводительного труда.

На рис. 311, а показана конструкция механизма загрузки автоматизированного токарного станка 1С62 завода «Красный пролетарий». Магазин 1 предназначен для загрузки заготовок диаметром от 25 до 60 мм и длиной от 140 до 370 мм. Из магазина зацентрованные с обоих концов заготовки попадают в пространство между стенкой 3 сектора 4 и рычагом 2. Для различных диаметров заготовок положение этого рычага регулируется винтом 5 и тягой 6 с пружиной 7, а также болтом 8, контактирующимся с упором 9. При повороте на угол а шлицевого вала 10, на котором находится сектор 4, заготовка перемещается на линию центров и при передвижении заднего центра зажимается. При вращении поводкового патрона 11 с двумя эксцентриками 12 заготовка 13 захватывается и тоже начинает вращаться.

На рис. 311, б изображена конструкция механизма разгрузки обточенных заготовок на том же токарном станке.

По направляющим 4 кронштейна 5, укрепленного на станине, движется ползун 2 с привернутой к нему призмой 1. Его перемещение происходит в результате нагнетания в полость цилиндра 7 масла специальным насосом. Шток 3 неподвижен. На призму 1 обработанная заготовка выталкивается из поводкового патрона передним центром. Затем масло под давлением поступает в полость цилиндра, расположенную справа от поршня 6, и ползун с обточенной заготовкой перемещается в исходное положение. Перед подходом ползуна в исходное положение специальный упор сталкивает заготовку в тару.

Известно, что точность обработки в известной степени определяет трудоемкость и себестоимость каждого изготовленного изделия.

В новых конструкциях автоматических станков контрольно-измерительные устройства встроены в станок и связаны с системой его управления.

На таких станках размеры контролируются либо после обработки деталей, либо в процессе обработки.

Контроль после обработки лишь фиксирует результаты измерений, при этом специальные устройства отделяют бракованные детали, а годные сортируют по размерам. Такой контроль, называемый пассивным, не оказывает влияния на действительные значения контролируемой детали и не предупреждает появление бракованных.

Контроль в процессе обработки осуществляется устройствами, которые при обнаруживании деталей с размерами, приближающимися к предельным, автоматически подналаживает станок, предупреждая появление брака. Такой контроль, называемый активным, дает возможность более оперативно управлять процессом обработки и повышать производительность.

На рис. 312 показана схема пневматического устройства для автоматического контроля вала 2 двумя контактами: неподвижным 1 и подвижным 3, подвешенным к стойке 5 на двух плоских крестообразно расположенных пружинах 4. Этот способ измерения осуществляется устройством с применением сжатого воздуха, подводимого по трубке 6 к соплу 7. В зависимости от диаметра вала 2, увеличивающегося по мере износа резца, увеличивается также и зазор между соплом 7 и концом рычага 8, в результате чего давление воздуха в трубке 6 будет уменьшаться, что приведет к срабатыванию специального устройства (пневматического датчика), подающего команду механизму — подналадчику. Если диаметр вала будет приближаться к верхнему пределу допуска, то подналадчик подаст резец вперед настолько, что диаметр последующих обработанных валов будет соответствовать требуемому.

На рис. 313 показана схема автоматического измерительного устройства, работающего с помощью электроконтактного датчика 1, подающего команды подналадчику. Индикатор 2 служит для визуального наблюдения за размером диаметра обтачиваемого вала 3. Такое устройство применяется на токарных станках в автоматических линиях.

Для обтачивания наружного диаметра ротора электродвигателя на токарных станках применяется подналадчик, схема которого показана на рис. 314. Резец установлен в державке 3, присоединенной к суппорту 2 двумя плоскими пружинами. Державка через штырь соприкасается со спиральным кулачком 4, который жестко соединен с храповым колесом 5, свободно вращающимся с ним на оси 6. Если диаметр обрабатываемого ротора в результате износа резца получается больше предельного размера, то автоматическое измерительное устройство подает команду на включение соленоида 9, который опускает стопор 8. Это происходит в крайнем левом положении суппорта. Скалка 7 вместе с суппортом перемещается по направлению к стопору 8, который, опускаясь, загораживает путь скалке. При холостом движении суппорта в крайнее правое положение скалка упирается в стопор и поворачивает собачкой 10 храповое колесо 5 на один зуб, вместе с которым поворачивается спиральный кулачок 4. Кулачок переместит державку 3 с резцом вперед настолько, что вал будет обтачиваться по заданному размеру. При полном обороте кулачка дается сигнал на смену затупленного резца.

Дальнейшим этапом развития автоматизации в машиностроении явилось создание автоматических систем машин-автоматических линий. В настоящее время автоматические линии применяются в автомобильной, тракторной, станкостроительной и других отраслях промышленности.

Автоматические линии представляют собой ряд автоматически управляемых станков, транспортных и контрольных механизмов, при помощи которых обработка деталей и транспортировка их со станка на станок производится без участия рабочего.

В настоящее время имеются автоматические линии с активным контролем обрабатываемых деталей. Автоматические линии применяют как в массовом, так и в серийном производстве. В последнем случае при проектировании линий учитывается возможность переналадки их для обработки различных деталей.

На рис. 315 схематично показаны основные части транспортного устройства, применяемого в автоматической линии для обработки ступенчатых валов.

Штанга 3 с помощью собачек 4 перемещает заготовки 1 по лотку 2. Питатели 11 расположены в разрывах лотка, против загрузочных позиций станков. Штанга получает движение от гидропривода 5, а питатели 11 — от вала 10, вращающегося зубчатым колесом 8 через шток-рейку 9 гидропривода 7. При движении штанги 3 вправо откидные собачки 4 упираются в торцы заготовок 1 и перемещают их по лотку с одной позиции на другую в зажимные устройства питателя. При обратном ходе штанги заготовки не передвигаются, так как собачки скользят по их поверхности. Штангу направляют и поддерживают ролики 6.

Питатель (рис. 316), захватив призмой 1 и прихватом 3 заготовку 2, перемещает ее рейкой 4 в рабочую зону станка. Центр задней бабки станка выталкивает заготовку из призмы в поводковый патрон. После зажима заготовки в центрах питатель возвращается в исходное положение.

На рис. 317 показана автоматическая линия для токарной обработки ступенчатых валиков диаметром от 25 до 42 мм и длиной от 130 до 325 мм. Линия состоит из двух токарных станков 1К62 завода «Красный пролетарий». Станки можно быстро переналаживать для обработки различных ступенчатых валиков. На первом (левом) станке обрабатывается одна половина заготовки, на втором — другая.

Заготовки для валиков получаются путем разрезания прутков на мерные части с последующей зацентровкой их с обоих торцов, укладываются в специальную тару 2, устанавливаемую над магазином 1. Из тары заготовки автоматически загружаются в магазин и по одной поступают на призму подъемника 3. При перемещении подъемника в верхнее положение заготовка 4 окажется на линии транспортера 5. Штанга 7 с собачками 6 получает движение от пневматического привода (на рисунке не показан) слева направо и перемещает заготовку в том же направлении на длину примерно 500 мм. После этого штанга 7 возвращается в исходное положение и при следующем ее движении вторая собачка 8 передвинет заготовку дальше по лотку.

За четыре хода штанги заготовка попадает в пружинный захват автооператора 9, который, поворачиваясь на 180° в вертикальной плоскости и опускаясь вниз, доставляет заготовку на линию центров станка. Задний центр пиноли, перемещаемой от пневматического привода 12, задвинет заготовку в поводковый патрон 10, внутри которого расположен передний центр, после чего автооператор поднимется кверху. При вращении шпинделя с патроном 10, закрепленная в центрах заготовка подвергается обработке.

Для защиты лица и рук наладчика от стружки щиток 11 автоматически передвигается на роликах справа налево. По окончании обтачивания заготовки щиток отодвигается, автооператор опускается, захватывает заготовку и выдвигает ее из патрона. Затем автооператор поднимается и поворачивается на 180°. Обработанная с одного конца заготовка перемещается за несколько ходов транспортера в устройство 13, которое автоматически поворачивается в горизонтальной плоскости на 180°. Затем заготовка попадает в автооператор 14 второго станка. После обработки на втором станке заготовка транспортируется в устройство 15, при помощи которого опускается в тару 16.

Каждый автооператор имеет два захвата: первый снимает обработанную заготовку с линии центров станка и переносит ее на линию транспортера, а второй переносит заготовку с линии транспортера на линию центров. Автооператор получает движение от двух . пневматических приводов: первый осуществляет вертикальное перемещение автооператора, второй — захват обточенной заготовки и поворот автооператора на 180°.

Последующие действия механизмов, связанных с передвижением и поворотом автооператоров, перемещением щитков, работой транспортера, движением пиноли задней бабки, вращением шпинделя станка и т. д. осуществляются как через конечные выключители, подающие команды тому или другому механизму станка, так и при помощи электрического командного аппарата 1 (рис. 318). Командный аппарат имеет барабан 2, на котором крепится перфорированная карта 3 из картона толщиной 0,25 мм. По ширине этой карты расположены семь строчек 4, на которых пробиваются отверстия диаметром 4 мм. Через эти отверстия специальными щетками 7 осуществляются электрические контакты, передающие команды различным механизмам станка: включение и выключение подачи резца при первом и втором проходах по копиру, быстрое перемещение суппорта, пуск и останов станка и др.

Крайнее правое положение суппорта определяется специальным конечным выключателем 5, действующим от кулачка 6.

Изменение наладки цикла при обработке валика другого размера осуществляется сменой шаблонов и перфорированной карты.

Автоматическое управление станка с помощью перфорированной карты относится к одному из видов программного управления.

В настоящее время, помимо станков с программным управлением, в которых программа работы станка задается в виде перфокарты, применяются также станки с программой, записанной на магнитной ленте или киноленте. Одним из существенных преимуществ способа записи программы на магнитной ленте является возможность ее многократного использования.

Станки с программным управлением отличаются простотой настройки и обеспечивают точность обработки по 4-му классу как по диаметру, так и по продольным размерам детали. Такие станки позволяют быстро перейти к обработке детали другой конфигурации при сравнительно небольшой затрате времени и средств на переналадку станка.

Широкое внедрение системы программного управления позволит полностью автоматизировать операции обработки заготовок на универсальных станках и снизить стоимость изготовления самых сложных деталей.