Токарно-револьверный станок - Википедия - Turret lathe

Хартнесс Станок токарный плоско-револьверный 3х36 с поперечно-продольной головкой, оборудованный для бар работа, 1910 г.[1]

В револьверный токарный станок это форма токарный станок по металлу который используется для серийного производства дубликатов деталей, которые по характеру процесса резки обычно взаимозаменяемый. Он произошел от более ранних токарных станков с добавлением турель, что является индексируемый резцедержатель, позволяющий выполнять несколько операций резания, каждая со своим режущий инструмент, в легкой и быстрой последовательности, без необходимости оператору выполнять промежуточные задачи по настройке (например, устанавливать или удалять инструменты) или управлять траекторией инструмента. Последнее происходит из-за того, что траектория инструмента контролируется станком либо в джиг -подобный способ, через механические ограничения, налагаемые на него затвором и упорами башни, или через в электронном виде -направленный сервомеханизмы за компьютерное числовое управление токарные станки.

Название происходит от того, как первые револьверные головки имели общую форму плоского цилиндрического блока, установленного на поперечных суппортах токарного станка, способного вращаться вокруг вертикальной оси и с державками, выступающими во все стороны, и поэтому отдаленно напоминали поворотный орудийная башня.

Типы

Существует множество вариантов револьверно-токарного станка. Чаще всего их можно классифицировать по размеру (маленький, средний или большой); метод управления (ручной, автоматизированный механически или автоматизированный с помощью компьютера (числовое программное управление (ЧПУ) или компьютерное числовое управление (ЧПУ)) и ориентацию станины (горизонтальную или вертикальную).

Архетипический: горизонтальный, ручной

В конце 1830-х годов в Великобритании был запатентован «токарный станок с револьверной головкой».[2] Первый американский револьверный токарный станок был изобретен Стивеном Фитчем в 1845 году.[3]Типичный токарно-револьверный станок, первый по своему историческому облику, представляет собой ручной токарно-револьверный станок с горизонтальной станиной. Термин «токарно-револьверный станок» без дополнительных уточнений все еще понимается как относящийся к этому типу. Десятилетиями формирования этого класса станков стали 1840–1860-е годы, когда родилась, разработана и распространена из первоначальных цехов на многие другие фабрики основная идея установки поворотной револьверной головки на настольном токарном станке или токарном станке для двигателей. Некоторыми важными разработчиками инструментов в этом развитии были Стивен Фитч; Гей, Сильвер и Ко .; Елисей К. Рут из Кольт; J.D. Alvord из Оружейная палата; Фредерик У. Хау, Ричард С. Лоуренс и Генри Д. Стоун из Robbins & Lawrence; Дж. Р. Браун из Браун и Шарп; и Фрэнсис А. Пратт из Пратт и Уитни.[4] Позже различные дизайнеры этой и других фирм внесли дальнейшие улучшения.

Полуавтоматический

Иногда станки, подобные указанным выше, но с механической подачей и автоматическим индексированием револьверной головки в конце обратного хода, называют «полуавтоматическими токарными станками с револьверной головкой». Это номенклатурное различие расплывчато и не всегда соблюдается. Термин «токарно-револьверный станок» охватывает их все. В течение 1860-х годов, когда были разработаны полуавтоматические револьверные станки,[3] их иногда называли «автоматическими». То, что мы сегодня назвали бы «автоматикой», то есть полностью автоматические машины, еще не было разработано. В то время как ручные, так и полуавтоматические револьверные станки иногда называли «винтовые станки», хотя сегодня мы сохраняем этот термин для полностью автоматических станков.[5]

Автоматический

Основная статья: Токарный автомат

В период с 1870-х по 1890-е годы был разработан и распространен механически автоматизированный револьверный токарный станок. Эти станки могут выполнять множество циклов нарезки деталей без вмешательства человека. Таким образом, обязанности оператора, которые уже были значительно сокращены с помощью ручного токарно-револьверного станка, были еще больше сокращены, а производительность возросла. Эти машины используют кулачки для автоматизации скольжения и индексации башни, а также открытия и закрытия чак. Таким образом, они выполняют цикл нарезки детали в некоторой степени аналогично тому, как сложный часы с кукушкой проводит автоматизированное театральное шоу. Малые и средние автоматические токарно-револьверные станки обычно называют "винтовые машины »или« автоматические винтовые станки », тогда как более крупные обычно называют« токарно-автоматическими патронами »,« автоматическими патронами »или« патронами ».[нужна цитата ]

Станки «автоматического» типа, которые в докомпьютерную эру означали механически автоматизированные, уже достигли высокоразвитого состояния благодаря Первая Мировая Война.[нужна цитата ]

Компьютерное числовое управление

Когда Вторая Мировая Война закончился, цифровой компьютер был готов превратиться из колоссального лабораторного любопытства в практическую технологию, которая может начать распространяться в бизнесе и промышленности. Появление автоматизации на основе электроники в Станки через числовое управление (NC), а затем компьютерное числовое программное управление (ЧПУ) в значительной степени, но не полностью вытеснили существовавшие ранее ручные и механически автоматизированные станки.

Револьверы с числовым программным управлением позволяют автоматически выбирать инструменты на револьверной головке.[6] Токарные станки с ЧПУ может иметь горизонтальную или вертикальную ориентацию и устанавливать шесть отдельных инструментов на одну или несколько револьверных головок.[7] Такие станки могут работать с двумя осями на револьверную головку, при этом для сложных работ возможно использование до шести осей.[7]

Вертикальный

Вертикальные токарные станки с револьверной головкой удерживают заготовку вертикально, что позволяет передней бабке сидеть на полу, а лицевая панель стать горизонтально вращающимся столом, аналогичным огромному гончарный круг. Это полезно при работе с очень большими, тяжелыми и короткими деталями. Вертикальные токарные станки обычно также называют «вертикально-расточные станки» или часто просто «расточные станки»; Таким образом, вертикальный токарно-револьверный станок - это вертикально-расточный станок с револьверной головкой.[6]

  • CNC VTL, 46 ”Bullard High Column Dynatrol, построенный в середине 1960-х годов.

  • CNC VTL, 88-дюймовый вертикально-револьверный станок Niles, построенный в середине 1950-х годов.

  • CNC VTL, Вертикальный токарно-револьверный станок King Model 100, построенный в 1955 году

  • CNC VTL, 16 'Rockford Open Side, построенный в 1980 году

Другие варианты

Шпиль против башни

Термин «токарный станок с револьверной головкой» в значительной степени перекликается с термином «токарно-револьверный станок». Во многих случаях и во многих местах считалось синоним с "токарно-револьверным станком". В других случаях и в других местах он проводился в техническом отличие от "токарного станка револьверной головки", с той разницей, что затвор револьверной головки крепится к станине (плунжерная башня) или скользит по направляющим станины (револьверная головка седельного типа). .[8][9] Разница в терминологии в основном связана с объединенное Королевство и Содружество использование против Соединенные Штаты использование.[4]

Плоский

Подтипом горизонтально-револьверных станков является токарно-револьверный станок. Его башня плоская (и аналогична башне поворотный стол ), позволяя башне проходить под деталью. Запатентовано Джеймс Хартнесс Jones & Lamson и впервые распространенный в 1890-х годах, он был разработан для обеспечения большей жесткости за счет меньшего вылета инструмента, особенно когда деталь относительно длинная.[10]

Полый шестиугольник

Токарные станки с полой шестигранной головкой конкурировали с токарными станками с плоской револьверной головкой, взяв за основу традиционные шестиугольник револьверной головки и сделав ее полой, позволяя детали проходить в нее во время резки, аналогично тому, как деталь проходила бы через плоскую револьверную головку. В обоих случаях основная идея заключается в повышении жесткости за счет возможности поворота относительно длинной детали без вылета инструмента, который был бы необходим для обычной револьверной головки, которая не является плоской или полой.[11]

Монитор токарный станок

Термин «токарный станок с монитором» ранее (1860–1940-е годы) относился к классу ручных токарных станков с револьверной головкой малого и среднего размера, используемых для относительно небольших работ. Название было вдохновлено боевые корабли класса монитор, на которую напоминала револьверная головка токарного станка. Сегодня токарные станки такого вида, как Hardinge DSM-59 и его многочисленные клоны по-прежнему широко распространены, но название «токарный станок для мониторов» больше не актуально в отрасли.[5]

Револьверы инструментальных стоек и револьверы задней бабки

Револьверы могут быть добавлены к токарным станкам без револьверной головки (стационарные токарные станки, токарные станки с двигателями, токарные станки для инструментальных цехов и т. Д.) Путем их установки на стойку для инструментов, заднюю бабку или и то, и другое. Часто эти револьверные головки не такие большие, как револьверные токарные станки, и они обычно не обеспечивают скольжения и остановки, как револьверные револьверные станки; но они предлагают возможность индексации с помощью последовательных настроек инструмента.

Значение для истории техники

Середина девятнадцатого века: не относитесь к повторяющимся деталям как к одноразовым деталям

Развитие токарного станка с револьверной головкой в ​​середине XIX века было ключевым аспектом развития производственных технологий. В отличие от станков, токарных станков для двигателей и токарных станков для инструментальных цехов, на которых каждая смена инструмента требовала некоторой настройки, а траектория инструмента должна была тщательно контролироваться оператором, токарно-револьверные станки позволяли менять несколько инструментов и траектории одного цикла обработки детали. повторяется без особых усилий и времени. Взяв смену инструмента и управление траекторией инструмента из рук оператора и встроив его в станок, он добился нескольких подвигов: он сделал сменные детали проще, быстрее и, следовательно, дешевле в производстве; и это сделало возможным их производство малоквалифицированными рабочими. Пока несколько опытных инженеры, инструментальщики, и специалисты по настройке сделали и оснастили машину правильно, почти любой оператор мог быть нанят (недорого) для ее запуска.

Еще один способ взглянуть на это изменение состоит в том, что люди постепенно поняли, что им не следует рассматривать повторяющиеся части как одноразовые. Вам не нужен мастер, чтобы вырезать каждую дублирующую деталь, как если бы она была уникальной; если вы можете настроить повторяемую последовательность ограниченных движений, вы можете просто повторить ту же последовательность для каждой части. И если вы можете сохранить настройку каждого инструмента, чтобы смена инструмента не разрушала настройку, а позволяла вернуть ее обратно в нужное положение, когда это необходимо, то вы сэкономите огромное количество времени и усилий.

Вышеупомянутые идеи развивались постепенно, сначала в оружейная практика середины и конца девятнадцатого века (также известная как Американская система ), а затем в истинном массовое производство в течение двадцатого века. Эти два явления не всегда отличались друг от друга, но разница заключается в степени, в которой управление траекторией инструмента заменило квалифицированную подгонку, или, как это чаще выражается, в степени, в которой «навык был встроен в машину». инструмент". Замена не произошла в одночасье, а скорее представляла собой постепенное сокращение зависимости от фитингов, прогресс варьировался в зависимости от завода и десятилетия, пока он не был полностью исключен из процесса сборки, создав истинное массовое производство.[12]

Токарно-револьверный станок, США, 1942 год.
Вторая Мировая Война плакат.

Конец XIX - середина XX века: ключ к массовому производству

С конца 19 до середины 20 веков револьверные токарные станки, как ручные, так и автоматические (т. Е. Винтовые станки и патроны), были одним из важнейших классов Станки за массовое производство. Они широко использовались в массовом производстве во время Второй мировой войны.[13]

С середины 20 века по настоящее время: переход к малым тиражам и второстепенным операциям

С развитием и распространением токарных станков с ЧПУ, которые сами часто имеют автоматизированные револьверные головки, ручные токарные станки с револьверной головкой начали терять свое положение как ключ к массовому производству токарных деталей. Однако они не устарели; акцент их использования просто сместился с основных токарных операций массового производства, которые сейчас обычно выполняются с помощью ЧПУ, на небольшие тиражи, для которых они все еще могут конкурировать по стоимости единицы продукции с использованием ЧПУ, и второстепенные операции, такие как перетяжка деталь, выточенная с помощью ЧПУ, чтобы сделать несколько простых надрезов на обратной стороне. Этот переход в описании основной работы отражен в названии «токарный станок второй операции», которое часто является синонимом «ручной токарно-револьверный станок». Точно так же не исчезли винтовые машины с кулачковым приводом и патроны; они просто перешли в другую нишу. Они по-прежнему часто конкурируют с станками с ЧПУ с точки зрения удельной стоимости произведенной детали, в зависимости от разницы в накладных расходах. Токарный станок с ЧПУ с большими платежами может привести к более высоким общим затратам, чем винтовой станок или патрон, за которые уже давно заплатили.

Пример цикла нарезки детали

При нажатии ручного рычага ручной револьверной головки вперед инструмент перемещается за счет скольжения револьверной головки к заготовке, удерживаемой чак, скоро войдя в контакт и разрезая или формируя деталь. На обратном ходе инструмент втягивается, а затем индексированный к следующему инструменту, удерживаемому в башне. Таким образом, последовательность операций может выполняться на детали без переключения инструментов при каждой операции. То есть различные инструменты можно перемещать на место без необходимости откручивать один и ввинчивать другой. Каждый инструмент может быть установлен для другой длины перемещения с помощью стопорного винта, расположенного в правой части башни.

Например, если кто-то хотел изготовить партию специальных накатанный -голова винты, револьвер можно настроить с помощью инструментов и использовать в следующей последовательности:

  1. Остановите, чтобы установить длину обрабатываемого прутка;
  2. Ящик для инструментов довести диаметр заготовки до размера резьбы;
  3. Геометрическая головка для внешней резки потоки на отвернутой части,
  4. Инструмент для накатки головки винта.

После этого передний инструмент на поперечном суппорте может прорезать канавку в области накатки, обеспечивая фаска, а затем выдвигался задний инструмент, чтобы вырезать готовый винт из прутка, что называется «отрезать его».

Рекомендации

  1. ^ Хартнесс 1910.
  2. ^ Редакторы (1924). Американский машинист. Макгроу-Хилл. п. 273.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  3. ^ а б Крошер, Уильям П. (2014). Хронология передач. Блумингтон, Индиана: Xlibris. п. 144. ISBN  978-1499071146.
  4. ^ а б Ролт 1965, п. 165.
  5. ^ а б Редакторы (1901). «Часть 5: Токарные работы». Чтение рабочих чертежей. Арифметика. Измерительные приборы. Токарные работы. Инженерная компания по углам. С. 3–11.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  6. ^ а б Бава, Х.С. (2004). Процессы изготовления. 1. Нью-Дели: Тата МакГроу-Хилл. п. 57. ISBN  0-07-053525-6. OCLC  57660758.
  7. ^ а б Смид, Питер (2003). Справочник по программированию ЧПУ: подробное руководство по практическому программированию ЧПУ (2-е изд.). Нью-Йорк: Промышленная пресса. стр.11 –14. ISBN  0-8311-3158-6. OCLC  52364066.
  8. ^ Отличия шпиля и башни
  9. ^ H.W. Ward & Co., Ltd 1938 г..
  10. ^ Роу 1937, стр. 34–36.
  11. ^ Редакторы (1921). КАК Я. Каталог и каталог механики. Американское общество инженеров-механиков. п. 456.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  12. ^ Hounshell 1984.
  13. ^ Паркер, Дана Т. Победа в строительстве: производство самолетов в районе Лос-Анджелеса во время Второй мировой войны, п. 81, 123, Сайпресс, Калифорния, 2013. ISBN  978-0-9897906-0-4.

Библиография

внешняя ссылка