Основные неисправности электрооборудования токарного станка. «Слабые места» отечественных токарных станков

		Способ устранения
Овальность детали. Не выдержан внутренний диаметр отверстия	Биение заготовки в патроне. Смещение задней бабки в поперечном направлении (при сверлении). Непрочное закрепление задней бабки. Неправильная заточка сверла	Отрегулировать заготовку в патроне на биение. Расточить кулачки. Отрегулировать заднюю бабку по оси шпинделя. Закрепить заднюю бабку. Переточить сверло
Смещена ось отверстия детали	Недостаточная глубина центровки. Ось пиноли задней бабки не совпадает с осью шпинделя. Неправильная заточка сверла	Зацентровать заготовку, соблюдая все правила. Отрегулировать заднюю бабку по оси шпинделя. Переточить сверло
Конусность обработанной детали	Смещение центров шпинделя и задней бабки	Отрегулировать соосность центров передней и задней бабки
Наличие на детали спиральной (винтовой) риски при обратном ходе резца. Нечистый торец детали со стороны отрезки	Неправильная установка резца. Неправильная заточка режущих кромок отрезного резца (правая вспомогательная поверхность имеет малый вспомогательный угол в плане и малый задний угол)	Установить резец немного выше центра. Переточить резец
При подрезании торца не выдержан размер по длине детали	Слабо закреплена заготовка. Неправильно определено место обработки торца заготовки	Прочно закреплять заготовку в патроне. Соблюдать все правила подрезания торца
Дробленая поверхность обработанной	Зазоры в направляющих суппортов. Слабое крепление резцов. Слабое закрепление заготовки в патроне (центрах). Заготовка вибрирует при обработке. Велик вылет резца. Резец установлен не по центру	Подтянуть планки и клинья суппортов. Прочно закреплять резец. Уменьшить вылет резца. Установить резец точно по оси центров. Прочно закреплять заготовку

		Способ устранения
Рваная резьба на стержне или в отверстии	Очень мягкий и вязкий материал заготовки. Диаметр заготовки не соответствует требованиям. Большая скорость резания	Уменьшить диаметр стержня под резьбу или увеличить дчаметр отверстия под резьбу. При возможности заменить заготовку. Уменьшить частот^ вращения шпинделя

Закрыть шпиндель кожухом и опустить защитный экран;

Включить электродвигатель главного привода нажатием на кнопку «пуск».

Во время выполнения работ необходимо:

Включить привод главного движения рукояткой управления фрикционной муфтой г лавного привода;

Подвести резец к обрабатываемой заготовке до касания, используя ручную продольную и поперечную подачи, при помощи соответствующих маховиков;

Установить лимбы поперечной и продольной подачи на ноль. Перед установкой лимбов на ноль обязательно выбрать люфты (воздушные зазоры) в механизмах подач;

Вывести резец из зоны обработки;

Установить по лимбам необходимую глубину резания;

Включить механизм автоматической продольной или поперечной подачи;

Произвести обработку заготовки на заданной длине (по торцу). По окончании точения автоматическую подачу отключить;

Отвести резец от обрабатываемой заготовки и вернуть его в начальную точку на ускоренной подаче или вручную;

Обработку продолжать в той же последовательности, пока заготовка не будет иметь соответствующие размеры;

При резании следить за сходом стружки и в случае необходимости ее удалять, при этом процесс резания необходимо прервать. Удаление стружки следует производить только специальным крючком.

По окончании выполнения работ необходимо:

Выключить электродвигатель кнопкой «стоп»;

Выключить входной автоматически выключатель;

Снять со станка обработанную деталь, обрабатывающий инструмент и дополнительную оснастку;

Установить заднюю бабку в крайнее правое положение;

Переместить суппорт станка вправо к задней бабке;

Очистить станок от стружки и грязи, используя крючок, скребок, щетку и ветошь;

Смазать станок по точкам смазки и трущимся поверхностям.

Дефекты при протяжке и способы их предотвращения

Износ резцов.

Вследствие трения скольжения и действия высокой температуры в местах контакта режущего клина со стружкой и поверхностью резания происходит износ путем удаления с рабочих поверхностей резца микрочастиц.

Износ режущего инструмента протекает при постоянно обновляющихся трущихся поверхностях, высоких давлениях и температурах. В связи с этим здесь имеют место три вида износа" абразивный, молекулярный и диффузионный.

Абразивный износ происходит в результате царапания - срезания мельчайших частиц инструмента твердыми включениями обрабатываемого материала. Такой износ преимущественно наблюдается при резании чугуиа, высокоуглеродистых и легированных инструментальных сталей, имеющих в структуре весьма твердые зерна карбидов, а также при обработке отливок с твердой и загрязненной коркой.

Молекулярный износ сопровождается вырыванием с поверхностей инструмента мельчайших частиц стружкой и поверхностью резания заготовки вследствие действия между ними значительных сил молекулярного сцепления (прилипания, сваривания) и относительного скольжения. Такой вид износа в основном происходит при обработке пластичных металлов, особенно труднообрабатываемых сталей (Жаростойких, нержавеющих и др.).

При высоких температурах в зоне резания происходит диффузия - взаимное растворение трущихся тел,- в результате которой изменяется химический состав и механические свойства поверхностных слоев инструмента, что ускоряет его износ a v При точении инструмент из

нашивается по передней и задним поверхностям. На передней поверхности стружка выбирает лунку, а на задней образуется притертая к поверхности резания площадка без заднего угла. В начальный период образования лунки процесс резания облегчается в связи с увеличением переднего угла в этом месте. Однако по мере уменьшения расстояния f от края лунки до режущей кромки последняя ослабляется и разрушается. Площадка износа по задней поверхности кз с самого начала своего появления увеличивает трение и температуру нагрева режущей кромки, ухудшает чистоту обработки.

Износ инструмента можно замедлить уменьшением работы, затрачиваемой на деформацию срезаемого слоя и внешнего трения, что достигается правильным выбором режима резания, геометрии резца, его доводкой и применением смазывающе-охлаждающнх жидкостей.

Характер износа зависит от условий резания. При обработке сталей в зоне средних скоростей износ преимущественно происходит по передней поверхности, при очень низкой и высокой скорости - по задней. При резании хрупких металлов (чугун, твердая бронза) изнашиваются в основном задние поверхности инструмента.

Нарастание износа по времени можно разделить на три периода. В течение первого периода (отрезок OA) происходит приработка трущихся поверхностей» когда сглаживаются шероховатости, оставшиеся после заточки инструмента. Продолжительность этого периода можно сократить доводкой резца. Второй период (отрезок АВ) характеризуется нормальной (медленной) скоростью износа. Этот период наиболее продолжительный и состаоляет около 90-95% времени работы резца. Третий период - период усиленного износа, по достижении которого инструмент необходимо снять со станка для переточки. В противном случае для его восстановления заточкой понадобится срезать значительный слой металла, что намного сократит суммарную продолжительность работы инструмента.

Признаки предельно допустимого износа (критерия затупления), указывающие на необходимость переточки, зависят от характера выполняемой работы.

При черновой обработке, когда точность и чистота не являются конечной целью, допустимый износ практически определяют по следующим внешним признакам: появлению на поверхности резания блестящей полоски при обработке стали или темных пятен при обработке чугуна; резкому ухудшению чистоты обработанной поверхности; изменению формы и цвета стружки.

При чистовой обработке износ инструмента определяют по ухудшению чистоты и точности обработки ниже допустимых.

Время переточки можно также установить по допустимой ширине площадки Л8 по задней поверхности, величина которой привей- дится в справочниках. Например, для твердосплавных резцов при черновой обработке стали Лэ=1 -1,4 мм, при чистовой - Л3=0,4- 0,6 мм,

В массовом производстве допустимый износ ограничивают принудительной переточкой инструментов через определенные промежутки времени, соответствующие их стойкости.

Вопросы для повторения

ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ТОКАРНОГО СТАНКА

Электрооборудование токарного станка рассчитано на включение в сеть с напряжением от 220 до 380 В и состоит из:

· асинхронного электродвигателя;

· магнитного пускателя;

· трансформатора.

Любое оборудование рано или поздно выходит из строя, поэтому осуществлять ремонт токарного станка просто необходимо, поскольку приобретение нового станка может вылиться в круглую сумму, да и смысла, честно говоря, в этом нет.

Для начала рассмотрим, что собой представляет токарная обработка, устройство станка, а также поговорим про капитальный ремонт задней бабки токарного станка.

Технологический процесс токарной обработки заключается в уменьшении диаметра обрабатываемого предмета при помощи резца, который оснащен специальной режущей кромкой.

Благодаря вращению обрабатываемого предмета происходит процесс резки, подача и поперечное перемещение осуществляется резцом.

Благодаря этим трем составляющим: вращению, подаче, перемещению, можно воздействовать на величину съема материала, также от этого зависит качество обрабатываемой поверхности, форма стружки и пр.

Основные элементы токарного станка:

1. Станина с направляющими для задней бабки и суппорта;
2. Спереди станины находится передняя бабка, а также шпиндель и патрон;
3. К фронтальной части станины крепится коробка передач;
4. Суппорт с салазками для поперечной резки;
5. На поперечных салазках располагается держатель резца.

Данные элементы являются основными, в зависимости от модификаций можно получить центровой, токарно-револьверный, многорезцовый и другие станки, которые должны проходить обязательное техническое обслуживание.

Подготовка к ремонту

Самыми распространенными проблемами можно считать износ подшипников, направляющих, вилок включения шестерен и пр.

Капитальный ремонт можно делать только после подготовки оборудования.

Перед тем как остановить станок, необходимо проверить, как он работает вхолостую, чтобы определить повышенный уровень вибраций, шумов.

Чтобы определить состояние качения опор шпинделя, нужно обработать образец. Осевое и радиальное биение шпинделя также подвергается проверке.

Эти действия позволят правильно выявить возникшие проблемы, поскольку они не всегда очевидны.

Вообще на предприятии должно осуществляться обслуживание станков согласно календарному графику.

Таким образом, можно своевременно устранить поломки и недочеты, чтобы избежать капитального ремонта.

Если отправлять станок на капитальный ремонт, то его предварительно нужно помыть от грязи и пыли.

Также требуется слить масла и эмульсии, проверить, чтобы все детали были на месте.

Чистка и смазка направляющих см. на видео.

Ремонт направляющих

Капитальный ремонт направляющих станины можно выполнить несколькими способами: шабрением, шлифовкой, строганием.

Чтобы определить величину износа направляющих своими руками необходимо зачистить поверхность, удалить забоины.

После этого измеряется зазор между направляющими с помощью линейки по всей длине станка. Замеры делаются с шагом в 30-50 см.

Прямолинейность направляющих можно проверить, используя очень тонкую бумагу (не более 0,02 мм), для таких целей подойдет папиросная.

Листки необходимо разложить на направляющих и придавить не тяжелым предметом.

При нормальной прямолинейности вытащить листочки целыми из-под предмета не получится, только обрывками.

Шабрение осуществляется после установки оборудования на покрытие, отличающееся своей жесткостью (специальный стенд).

Также можно определить отклонения по уровню, который перемещается по направляющим или по мостику задней бабки.

Для ориентира в качестве базовой поверхности обычно выбирают направляющие, расположенные снизу задней бабки, поскольку они подвергаются меньшему износу.

Перед шлифовкой необходимо зачистить поверхности, чтобы убрать все забоины.

Для выполнения этих работ необходимо использовать стол продольно-строгального станка, на который будет установлена станина.

После этого ее необходимо проверить на параллельность.

Станина должна быть надежно закреплена на столе, от этого будет зависеть конечный результат. Извернутость направляющих измеряется еще раз (показатели до и после установки не должны различаться) и приступают к шлифовке.

Ремонт направляющих строганием начинается с зачистки поверхности, установки на столе продольно-строгального станка, после этого проверяется на параллельность и фиксируется.

Обработка поверхности резцом для наилучшего результата проводится 3-4 раза.

После выполнения работ необходимо проверить прямолинейность, параллельность и извернутость направляющих и открепить оборудование.

Особенности обработки направляющих

Следует учитывать, что процесс шабрения предполагает использование определенного порядка работ, который для разных станков может отличаться.

Рассмотрим ниже технологию выполнения шабрения токарно-винторезного станка:

1. Сначала происходит обработка направляющих, которые находятся снизу задней бабки;
2. Далее – расположенных под прижимными планками и снизу каретки, при этом нельзя допускать, чтобы отклонения по параллельности превышали 15 мкм;
3. Затем – шабрение поперечного суппорта. Допускаются небольшие погрешности;
4. Следующим этапом ремонта токарно-винторезного станка является шабрение каретки (ответных направляющих). Для определения погрешности используется трехгранная линейка. Разница винтовой оси и направляющих не должна быть больше 35 мкм;
5. При сильном износе продольных направляющих токарно-винторезного станка необходимо использовать антифрикционный состав. Здесь важным моментом является достижение соответствия по осям ходового вала с посадочной зоной, рейка перемещения должна иметь хорошее сцепление с шестерней в продольном направлении, в поперечном направлении шпиндельная ось должна быть перпендикулярна передвижению суппорта;
6. Далее ремонтируются направляющие задней бабки с использованием антифрикционного состава.

См. видео о черновом шабрении.

Обслуживание станков лучше доверять специалистам, поскольку работы должны выполняться четко, профессионально, без отклонений.

Своими руками достичь подобных результатов будет сложно.

Ремонтируем каретку суппорта

Восстановить точность нижних направляющих, которые сопряжены с направляющими основания, не учитывая износ – вот с чего необходимо начать ремонт каретки суппорта.

Также при ремонте каретки необходимо заняться восстановлением перпендикулярности ее плоскости под фартук плоскости основания (под коробку передач).

Расположение данных плоскостей измеряется уровнем. Какой толщины щуп будет подложен под каретку, таким и будет уровень отклонения (величина).

Восстановлению также подлежит параллельность продольных направляющих и их же параллельность к оси поперечной подачи.

Продольные и поперечные направляющие должны точно располагаться друг к другу.

Нужно отметить, что ремонт каретки суппорта – очень трудоемкий процесс, выполнить его своими руками очень сложно, поэтому на предприятии должно быть запланировано обслуживание устройства по графику.

Восстановить направляющие каретки можно, используя компенсационные накладки либо акрилопластом.

Поперечные салазки токарно-винторезного станка можно ремонтировать с помощью шлифовки. Поворотные салазки начинают с шабрения поверхностей, после чего приступают к шлифовке.

При необходимости также ремонтируют верхние салазки.

Для этого поверхность шабрят, выверяют, шлифуют, после чего обязательно проверяют точность сопряжения поверхностей с направляющими поворотных салазок.

Шабрение поперечной каретки см. на видео.

Ходовой винт и ходовой вал

В ходе капитального ремонта может потребоваться совместить оси ходового винта и вала, коробки подач и фартука.

Коробка подачи устанавливается и закрепляется на основании.

Каретку необходимо подвинуть к коробке подач до того момента, пока торцы оправы не соприкоснуться. Далее нужно измерить просвет, используя щуп с линейкой.

Используя накладки, шабрение направляющих, можно восстановить соосность отверстий ходового винта и вала.

Весьма важным вопросом для поддержания нормального качества работы станков с ЧПУ является выбор наиболее рационального метода поиска неисправности.

На практике в основном применяется три метода поиска.

1. Логический метод основан на знании состава и работы оборудования, анализе выдачи фактической информации и ее сравнении с заданной управляющей программой, знании порядка обработки информации по узлам и блокам устройства, правильном определении характерных и нехарактерных ошибок в управляющей программе и неисправностей в устройствах ЧПУ на самом станке. На основании анализа действия входной и результатов выходной информации делается логическое заключение об имеющихся дефектах и путях их устранения для обеспечения нормальной работы станка с ЧПУ.

2. Практический метод поиска неисправностей осуществляется посредством специальных измерительных приборов. При этом производится деление дефектной цепи на две части. Затем та часть, в которой обнаружена неисправность, опять делится. И так далее - до нахождения неисправной платы, подлежащей замене. После этого производится общая проверка устройства и делается вывод о качестве работы системы ЧПУ и станка в целом.

3. Тестовый метод поиска неисправностей на станках с ЧПУ применяется в цеховых условиях. При этом производится проверка работы устройства ЧПУ в целом или его отдельных узлов, которые выполняют законченные микрооперации воздействием на них соответствующими тест-программами. Тестовый метод позволяет сравнительно быстро определить дефект и принять необходимые меры для его устранения.

Неисправности узла ввода с фотосчитывающим устройством, а также линейного интерполятора и блока задания скорости являются наиболее характерными для применяемых систем ЧПУ на современных металлорежущих станках. Причинами неисправностей узла ввода чаще всего является старение фотодиодов или загрязнение оптики фотосчитывающего устройства и лентопротяжного механизма.

Для подготовки и контроля управляющих программ на заводах и объединениях, где работают станки с ЧПУ, созданы специализированные участки, снабженные необходимой аппаратурой.

При использовании станков с ЧПУ предъявляются также повышенные, требования к установленному на них электрооборудованию. Оно должно обеспечить возможность оперативного устранения помех в местах их возникновения, а также обладать способностью надежного управления сильноточным оборудованием и электродвигателями посредством слабых сигналов или контактов.

Станки с ЧПУ в отличие от обычных станков снабжены для каждой управляемой координаты движения отдельным приводом подачи, который работает от управляющей системы и должен обеспечить высокую точность позиционирования и достаточное быстродействие. Для этого используются быстродействующие приводные двигатели-гидравлические, электрогидравлические (шаговые или следящие) и электрические. Конструктивными и технологическими методами обеспечивается максимальное устранение зазора в кинематической цепи (например, посредством замены обычных винтовых зацеплений на шариковые винтовые пары) и до минимума уменьшается трение в направляющих, производится подбор оптимальных масс перемещающихся узлов и т. д.

Особое внимание должно быть уделено уходу за гидроприводом. Сорт масла для заливки в гидросистему должен соответствовать требованиям руководства по эксплуатации данного оборудования. Масло должно быть чистым, профильтрованным и однородным (смешивать различные марки масел не рекомендуется). Нельзя допускать нарушения герметичности гидросистемы, утечки и снижения допустимого, уровня масла. Перед пуском станка необходмо включить гидросистему на некоторое время для прогрева масла.

По существующему положению все мероприятия по профилактическому ремонту оборудования и аппаратуры, а также по другим видам обслуживания станков с ЧПУ должны выполняться только специально подготовленным персоналом, имеющим соответствующий допуск, а станочнику запрещается самостоятельно производить какие-либо операции на станке, не входящие в его обязанности. Тем не менее оператор должен не только знать, когда и какие мероприятия предусмотрены графиками по обслуживанию станка с ЧПУ, на котором он работает, но и систематически следить за их выполнением в соответствии с установленными графиками, а также при необходимости непосредственно участвовать в них, оказывая всемерную помощь и содействие обслуживающему персоналу ремонтников.

Учитывая это, целесообразно производственным рабочим, обслуживающим станки с ЧПУ, не только знать особенности этих станков и методику выявления неисправностей на них, приведенную выше, но и в общих чертах ознакомиться с характерными ошибками считывания и методами их устранения на устройствах ЧПУ (табл. 6).

Таблица 6 Ошибки считывания и методы их устранения при работе на станках с ЧПУ

Неисправность	Причина неисправности	Метод устранения неисправности
Ошибка в перфоленте (при контроле на четность или нечетность)	Неправильно пробито контрольное число или контрольный символ	Заменить перфоленту
Износ, повреждение, загрязненность перфоленты	Плохое хранение перфоленты, попадание на нее масла	Заменить перфоленту, улучшить условия ее хранения
Не совпадает шаг строчек перфоленты с шагом считывающего устройства	Не соответствует настройка лентопротяжного механизма системы ЧПУ или перфоратора, на котором готовилась программа	Отрегулировать лентопротяжной механизм, применить соответствующий перфоратор для подготовки программы
Загрязнение оптического устройства фотосчитывания	Попадание влаги, пыли, грязи в оптическую систему	Протереть спиртом линзы и защитные стекла фотоочистителя
Нарушение системы считывающего устройства, заедание перфоленты или ее проскакивание	Отказы в работе лентопротяжного механизма	Прочистить и смазать механическую часть лентопротяжного механизма. При необходимости отрегулировать и исправить его
Ошибки позиционирования (рабочие органы станка не достигают запрограммированного положения)	Отказы в электронной системе ЧПУ, поломка датчиков обратной связи и их приводов, неисправность приводов подач, ошибки программирования	Проверить и устранить недостатки в электронной системе ЧПУ, в датчиках обратной связи и их приводах или приводах подач, заменить затупившийся инструмент, скорректировать программу

Примечание. Профилактические ремонты, регулировочные и другие работы на устройствах ЧПУ могут выполнять самостоятельно только те специалисты и рабочие, которые прошли необходимую подготовку и получили соответствующие документы.

Высокие требования к точности размеров детали, к отклонениям от геометрической формы и к шероховатости обрабатываемой поверхности выполнимы лишь при условии сохранения доводочными станками своей первоначальной точности. Погрешности отдельных механизмов, погрешности их взаимных перемещений регламентируются соответствующими стандартами. Знание взаимосвязи между неисправностями доводочных станков и погрешностями обработки позволяет быстро установить причину отклонений в технологическом процессе и восстановить необходимую точность обработки.

Неисправности шлифовальных станков. Анализ схем отделочного (прецизионного) наружного и внутреннего шлифования позволяет сделать вывод, что обрабатываемая поверхность может быть строго цилиндрической как в продольном, так и в поперечном сечениях лишь при определенных условиях: а) деталь и шлифовальный круг должны иметь постоянную ось вращения; б) оси вращения детали и круга должны быть параллельны в горизонтальной и вертикальной плоскостях; в) оси детали и круга в процессе резания должны сохранять параллельность направлению продольной подачи.

Нормы точности для шлифовальных станков прецизионного наружного и внутреннего шлифования очень высоки и позволяют длительное время получать детали с теми предельными отклонениями, которые указаны в паспорте станка. В связи с этим появление погрешности обработки следует рассматривать как нарушение технологического процесса в любой из его составных частей Определяющая роль в вопросах точности обработки, безусловно, принадлежит состоянию станка.

При смещении оси пиноли задней бабки в горизонтальной плоскости отклонение от цилиндричности возникает от изменения места заднего центра в связи с колебаниями длин деталей.

При внутреннем шлифовании погрешность обработки может быть вычислена по аналогичным формулам в зависимости от того, какие неисправности станка, технологической оснастки или шлифовальных кругов проявляются при обработке отверстий. Если при внутреннем шлифовании ось вращения детали по высоте не совпадает с осью вращения шлифовального круга, то отклонение от цилиндричности можно вычислить по формуле.

Достижение высокой точности при шлифовании отверстий - задача наиболее сложная из всех доводочных операций. Рассматривая схему технологического процесса внутреннего доводочного шлифования, нетрудно заметить дополнительные технические трудности, отрицательно сказывающиеся на точности обработки.

Особенности эти определяются тем, что шлифовальный круг должен быть меньше диаметра обрабатываемого отверстия. Если отверстие имеет значительную длину (два-три диаметра), инструмент крепят на оправке сравнительно малого диаметра при значительной длине. Даже незначительные силы резания вызывают упругое отжатие оправки с абразивным кругом, и ось вращения круга отклоняется от направления продольного перемещения шлифовального шпинделя. В связи с этим исключительное значение преобретает повышение жесткости шлифовальных шпинделей (включая оправку). Под жесткостью какого-либо механизма или станка следует понимать способность оказывать сопротивление перемещению детали, находящейся под действием силы. Жесткость шлифовального шпинделя круглошлифовальных станков составляет 20-30 кН/мм, оправка шлифовального шпинделя внутришлифовальных станков имеет жесткость в 100-200 раз меньшую.

При шлифовании отверстий малых диаметров и большой длины никакими техническими приемами существенно увеличить жесткость оправки не удается. В таких случаях для повышения точности обработки (для восстановления параллельности рабочей поверхности круга его продольному перемещению) прибегают к развороту шлифовального шпинделя в горизонтальной плоскости на угол, равный углу отжатия оправки при резании.

Второй серьезной технической сложностью достижения высокой точности внутреннего шлифования является низкая скорость резания вследствие малых диаметров абразивных кругов. Для достижения скорости резания 40-50 м/с, а в некоторых случаях и 30 м/с необходима частота вращения круга 100-200 тыс. об/мин. Это достигается применением электрошпинделей.