Группа токарных станков является, пожалуй, самой значительной в парке металлорежущих устройств. Особенность станков этой группы заключается в главном вращательном движении обрабатываемых деталей и поступательном движении режущего инструмента.
Наиболее универсальными и распространенными станками токарной группы являются токарно-винторезные, служащие для обработки деталей и изделий, ограниченных поверхностями вращения.
Главный привод этих станков служит для передачи вращательного движения детали и для выполнения ряда операций (например, нарезания правой или левой резьбы); он должен быть обязательно реверсивным. Кроме того, он должен регулировать в заданном диапазоне частоту вращения при плавном вращении шпинделя.
Всем перечисленным требованиям вполне удовлетворяет электропривод переменного тока с асинхронным двигателем. Примером станков с односкоростным асинхронным двигателем в приводе главного движения является широко распространенный токарно-винторезный станок 16К20. В этом станке привод подачи осуществляется с помощью кинематических связей от главного привода, поэтому шпиндель является источником как главного движения, так и подачи.
В схему токарно-винторезного станка введены защитные блокировки для отключения электрооборудования при открывании дверей электрошкафа и кожуха сменных шестерен коробки скоростей. Для осмотра и выполнения наладочных работ под напряжением при открытых дверях электрошкафа в нем установлен деблокирующий переключатель. При выполнении работ с открытыми дверьми электро- шкафа включается индикатор напряжения, который мигающим светом предупреждает о возможной опасности.
Оснащение станков 16К20 выносными системами программного управления позволило создать на их базе токарные станки с ЧПУ — 16К20ФЗ. Токарные станки с ЧПУ отличаются высокой степенью автоматизации, причем по программе отрабатывается не только информация о размерах детали, но и различные технологические команды, например: изменение частот вращения шпинделя, изменение величин рабочих подач и вспомогательных перемещений, смены инструмента, включение и отключение механизмов стружкоудаления, охлаждения и др. Главный привод станков с ЧПУ остается либо таким же, как и у станка 16К20, либо используется многоскоростной асинхронный двигатель. В таких приводах значительно упрощается коробка скоростей и уменьшаются габаритные размеры по сравнению с приводом от односкоростного двигателя. С помощью электрического управления автоматически переключается скорость без остановки движения; частота вращения шпинделя регулируется переключателем числа пар полюсов или с помощью электромагнитных муфт.
В качестве главного привода станков с ЧПУ применяется также и регулируемый привод постоянного тока. Для автоматического перемещения режущего инструмента в соответствии с заданной программой станок с ЧПУ оснащен самостоятельным регулируемым приводом подачи с высокомоментным двигателем постоянного тока или шаговым электродвигателем. Помимо главного привода и приводов подач в станке установлено несколько вспомогательных нерегулируемых приводов, служащих для приведения в действие систем смазки, охлаждения, зажима — разжима, поворота резцедержателя. Они выполняются на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. С помощью таких двигателей резцедержатель с несколькими режущими инструментами по заданной программе поворачивается и фиксируется в необходимой позиции, контролируемой путевыми выключателями. Включение и отключение вспомогательных электроприводов могут осуществляться либо с пульта управления, либо системой ЧПУ в соответствии с заданной программой.
где: 1 — устройство ЧПУ, 2 — электрошкаф, 3,4 — пульты управления, 5 — гидро¬станция с электронасосом, 6 — место расположения двигателя главного при¬вода и автоматической коробки скоростей.
Блокировочные устройства в электросхеме токарного станка с ЧПУ не позволяют включать двигатели главного привода и резцедержателя одновременно в прямом и обратном направлениях, запрещают одновременное включение нескольких электромагнитных муфт при смене скоростей, ограничивают перемещение каретки и суппорта в крайних положениях.
Общий вид станка с ЧПУ 16К20ФЗ и расположение электрооборудования на нем приведены на рис. 1.
Оснащение токарного станка 16К20 устройством ЧПУ на базе микроЭВМ «Электроника НЦ» позволило создать токарный станок с оперативной системой управления — станок 16К20Т1. Системой управления с помощью клавиатуры обеспечивается ввод, отладка и редактирование программ непосредственно на станке. Программа вводится оператором с чертежа, а ее выполнение контролируется с помощью цифровой индикации на экране дисплея. Главное движение в станке 16К20Т1 осуществляется таким же приводом, что и в станке 16К20ФЗ. При этом на валу установлены две электромагнитные муфты, служащие для переключения в двух диапазонах скоростей — по 12 частот вращения в каждом диапазоне. Приводами подач в продольном и поперечном направлениях являются регулируемые приводы постоянного тока с оптическими датчиками положения в цепи обратной связи.
Особое место среди станков токарной группы занимают токарные многошпиндельные автоматы и полуавтоматы. Они обладают широкими технологическими возможностями. В станках-автоматах автоматизированы как главные, так и вспомогательные движения. Такого типа движения связанны с обработкой детали, автоматической погрузкой заготовок а также выгрузкой (транспортированием) обработанных изделий. В большинстве токарных автоматах контроль готовых изделий полностью автоматизирован.
В станках-полуавтоматах автоматизированы только движения технологического цикла обработки деталей. Электрооборудование автоматов и полуавтоматов не только ведет управление включением и отключением шпинделей, фиксацией стола, но и производит контроль выполнение данных команд. Одними из основных элементов управления есть электромагниты включения и отключения шпинделей электропривода главного движения. Для запуска шпинделей необходима команда от путевого выключателя, который сработает когда стол установится в прямое положение. При этом электромагнит включает шпиндели.
Отличием электрооборудования токарных многошпиндельных автоматов от полуавтоматов является наличие автоматических загрузочных и разгрузочных устройств, оснащенных в большинстве случаев электроприводами переменного тока с асинхронными двигателями.
Все механизмы токарных автоматов, за исключением главного привода, получают движение от кулачков распределительного вала. За один его оборот происходит полный комплекс движений всех механизмов автомата.
Электродвигатели токарных автоматов включаются магнитными пускателями дистанционно с пультов управления станка. Коробка передач токарного автомата состоит из набора электромагнитных фрикционных муфт, включаемых либо вручную с пультов управления станка, либо по заданной программе от программируемого контроллера. На пультах управления станка расположены также элементы ручного управления, выключатели, переключатели и кнопочные станции.
Вводной выключатель, подающий напряжение на токарный автомат, установлен в электрошкафу. В электрошкафу имеются также вспомогательные элементы управления — трансформаторы для питания цепей управления, освещения и сигнализации. Сигнальные лампы, установленные на сигнальной панели элекрошкафа и пультах, информируют о подаче напряжения в цепи управления, включении электромуфт вращения распределительного вала, об отсутствии смазки, давления в гидросистемах, о вращении двигателя транспортера и т. д.
На приборной панели автомата расположены электроизмерительные приборы: амперметр, указывающий степень загрузки электродвигателя шпинделей, вольтметр для контроля напряжений на электромагнитных муфтах и электроимпульсный счетчик для отсчета числа автоматических циклов работы станка. Так как счетчик при наладочном вращении распределительного вала не включается, то по его показаниям можно судить о количестве обработанных на станке деталей.
На этом видео показана не только работа станка, но и его оборудования и возможные режимы работы.