Как исправить конусность токарного станка

Приступаю к работам, за которые очень не хотелось браться. Нужно провести юстировку передней бабки и при этом устранить конусность. Оттягивал это мероприятие под разными предлогами как только мог. Cначала не было специального инструмента, через какое-то время инструмент появился, но начать работы не мог, так как станок нужен был в рабочем состоянии. Потом просто не было времени, и так далее. Но всё же, настал момент, когда мириться с проблемами станка я уже просто не мог. Начал планировать работы, но дальше планирования опять ничего не сдвинулось. И так прошёл почти год. Единственным фактором, который подтолкнул к решению злободневного вопроса, стала задача по изготовлению станка-профилегиба. Предстояло растачивать много посадочных мест под подшипники, а зная состояние станка, всё это попахивало производством брака.

Итак, деваться некуда, ситуация прижала. Началась подготовка к работам. По предварительным расчётам, с учётом дополнительного времени на непредвиденные ситуации, предполагалось потратить полностью один из выходных дней. Чтобы немного ускорить ремонтные работы, заранее, ещё с вечера были приготовлены необходимый инструмент и принадлежности.

Из основного инструмента для корректировки передней бабки понадобится оправка контрольная (её ещё называют — поверочная скалка) и два индикатора на стойках. Сопутствующим инструментом будут гаечные ключи и отвёртки.

Честно сказать, масштабы работ, которые предстояли, детально не прорабатывал. Следовательно, я не до конца себе представлял во что ввязываюсь. Оказалось, чтобы добраться до момента, когда можно будет проводить манипуляции с передней бабкой, пришлось разобрать значительную часть станка.

Итак, было демонтировано следующее:
– защитные стёкла;
– токарный патрон;
– кожух ремённого привода и гитары;
– шкивы ремённого привода и систему натяжения ремня;
– гитару и все её элементы;
– переднюю панель с органами управления;
– корпус передней панели управления с элементами коммутации;
– коробку переключения скоростей ходового винта;
– второй корпус коммутации (расположен за передней бабкой).

И только после этого, появился доступ к креплению передней бабки и возможности что-то делать в рамках поставленной задачи.

Перед тем как ослабить гайки фиксирующие переднюю бабку, выполним финальное измерение. Интересует отклонение оси вращения шпинделя в горизонтальной плоскости. Вместо патрона, в шпиндель вставляется поверочная скалка (посадка на КМ3). Далее на суппорт токарного станка устанавливается индикатор. Пододвигаем суппорт к передней бабке и выставляем индикатор на ноль. Прокрутив шпиндель, убеждаемся в отсутствии биения. Далее медленно, следя за показаниями стрелки, доводим наконечник индикатора до конца скалки. Получилось следующее – на длину 250 мм отклонение составило 0,38 мм. Это абсолютно недопустимо для изготовления деталей под посадку. В завершении, также необходимо прокрутить шпиндель, чтобы было понимание, есть ли биение на конце скалки или нет.

Приступаем к регулировке. Здесь станок уже был оснащён двумя индикаторами, для контроля как вертикальной, так и горизонтальной осей.

Первые манипуляции не увенчались успехами. Когда передняя бабка ослаблена, то есть не притянута гайками, то выставить её по индикаторам в принципе можно.

Но при попытке затянуть крепёж, значения индикаторов убегают к исходным и процедуру регулировки приходиться повторять заново. После ещё нескольких неудачных попыток, пришлось выяснить, что во время затяжки тащит бабку в сторону.

Сразу стоит отметить, что к этому моменту заводской крепёж передней бабки, если так можно выразиться, «закончился», что в принципе и не удивительно. Сталь, из которой сделаны шпильки и гайки (да и весь крепёж станка) это просто ужас. Если вы его начали крутить, то резьба или грани срываются практически сразу. И уже как по традиции, при проведении регламентных или ремонтных работ со станком JET BD-920W, принято следующее правило: тот крепёж, который начинаем трогать меняем на новый не задумываясь. Практика показала, что замена оригинального крепежа сохраняет нервы, добавляет комфорта при работе и повышает надёжность инструмента.

Шпильки заменим, но чуть позже. Необходимо выяснить, что же твориться с деталями станка при затяжке крепежа. Частично увод был устранен после расточки крепёжных отверстий ПБ. Они были просверлены немного несоосно шпилькам. После доработки появилась возможность регулировки ПБ в ощутимо большем диапазоне. Далее, после нескольких попыток юстировки было выяснено, что диапазона регулировки не хватает совсем чуть-чуть, и крепёжные отверстия здесь уже были не причём — шпильки стенок отверстий не касались. Регулировку ограничивают «лапы» электродвигателя. Передняя бабка тыльной стороной упирается в крепление двигателя, что и не даёт исправить погрешность.

Самый быстрый и относительно простой вариант исправить это недоразумение, это фрезеровка прилегающей к двигателю плоскости ПБ. По идее станок JMD-X1 должен с этой задачей справиться. Фиксируем переднюю бабку на станине фрезерного станка.

Устанавливаем фрезу и снимаем около пяти десяток. Этого должно быть вполне достаточно.

Перед тем, как примерить переднюю бабку и вновь взяться за юстировку, проводим замену шпилек.

Для увеличения надёжности, решено использовать шпильки карбюратора двигателя ЗМЗ, у которых с одной стороны резьба М8х1.25, а с другой М8х1. Резьба в станине как раз М8х1.25, что не мешает нам их туда вкрутить. Чтобы шпильки зафиксировать в станине и исключить их прокручивание, задействуем синий фиксатор резьбовых соединений. Прикручивать ПБ будем уже гайками с мелкой резьбой.

Что в итоге даст такая замена шпилек? Во-первых, так как это автокрепёж, то он будет в разы надёжнее того, что ранее было установлено. Во-вторых, при одинаковых диаметре резьбы и длине гайки, в случае если шаг резьбы мелкий, можно получить более крепкое и прочное соединение. Оно будет гораздо устойчивее к вибрациям, к динамическим и переменным нагрузкам. Ещё, в отличии от соединения с основным шагом, которое склонно к самооткручиванию, резьба с малым углом подъёма имеет более выраженный эффект самоторможения. В-третьих, чтобы нивелировать эффект самооткручивания шпилек, где резьба имеет основной шаг, в крепеже применён фиксатор резьбы, что дополнительно обеспечит надёжное соединение.

Установив шпильки можно примерять ПБ.

Было опасение, что длины шпилек не хватит.

Но её оказалось вполне достаточно.

Продолжаем попытки исправления соосности. В ходе регулировки выяснился один существенный недостаток – на станке нет никаких элементов, которые позволяли бы выполнить эту работу тонко. То перерегулируешь, то недорегулируешь, из-за чего теряется очень много времени. В итоге, пока удалось достигнуть отклонения 0,03 мм на длину 250 мм.

Вывод. Для получения значений менее 0,03 мм скорей всего придётся вносить очередные доработки в станок. Надо будет сделать специальное приспособление, которое позволит по микронам двигать ПБ. Вроде, казалось бы, относительно несложная операция, но возни было очень много. То надо расточить отверстия, то нужно фрезеровать, да ещё сперва выяви, что и где растачивать, а что и где фрезеровать. Потом потребовалась замена крепежа, который тоже где-то нужно найти и подобрать. Но в любом случае, работа проведена, и с такой погрешностью меня станок пока вполне устраивает.

Передняя бабка зафиксирована и можно собирать станок обратно.

А Вы переднюю бабку точно снимали?

Если да, то тогда надо устанавливать заново, на форуме была методика, даже с картинкой, но где лежит не помню.

Как минимум необходим индикатор, приспособа, дабы вместо резца зажать в резцедержатель индикатор и шлифованный пруток, даже не очень ровный, но цилиндричный.

Пруток в патрон, индикатор подводите и вращаете патрон. Записываете МАХ, повернули на 180, МИН размер на индикаторе, лучше дабы не путаться что бы индикатор не переходил через 0, т.е показания были бы только с одной стороны от нуля.

МАХ+МИН и делим на 2, получим средний размер.

Сдвигаем на 150-200 мм к задней бабке суппорт и снова меряем, вычисляем, средний размер должен совпадать +-0,01-0,02 мм.

Если нет, то ослабляете болты передней бабки и постукивая медным молоточком сдвигаете бабку в сторону и все измерения заново.

Как настроите, регулируйте заднюю бабку.

В патрон конус из мягкого металла, резцом его чуток шарк, дабы убрать биения.

Я потом беру от грузовика шкорень (лишь бы были центровки по торцам) и в заднюю бабку центр, подвижный или нет без особой разницы.

Подводите индикатор к шкворю проверяете на биение, лучше попасть в 0,01-0,02мм.

На задней бабке по бокам у подошвы есть два винта. Ими и регулируют один ослабляя, другой подтягивая, верхняя часть где пиноль и будет смещаться.

Водите по шкворню, установленному в центрах индикатор и смещаете бабку от себя и на себя и добиваетесь 0,01-0,02 мм отклонения.

Вот и все.

Но может сразу такие регулировки делать не надо, а почитайте форум поднаберетесь знаний и все покажется просто.

Спасибо за совет. Завтра попробую проверить. Это ведь можно сделать строительным уровнем? Просто положить вдоль направляющих продольной подачи (оси Z)?

Нет, не так. Уровень должен быть 0.02мм/м. Строительные имеют не лучше 1мм/м.

Поставьте в револьверную головку площадку и на ней установите уровень. Корректировочными винтами на площадке выставите уровень в ноль. А теперь посмотрите на положение пузырька по всей длине по каждой из осей.

На 100мм это вряд ли скажется. Скорее всего, у Вас бабка повернута. Проверить лучше по оправке.

Второй способ проверки: Проточите две шайбочки по 3мм на расстоянии 100мм и сравните их размер. Именно шайбочки, а не сплошное точение.

В параметрах стойки такой компенсации не предусмотрено. Можно написать подпрограмму компенсации конусности. Это не сложно. Использовать вызов по G65.

Почему токарный станок конусит при расточке?

Конусит передняя бабка.

Станок конусит

Одним из важных моментов настройки токарного станка, является ориентация оси вращения шпинделя относительно направления движения продольной подачи. От этого зависит геометрия при точении цилиндрических деталей.

В случае, если направления оси вращения шпинделя и продольной подачи не совпадают, то у детали может различаться диаметр, если измерить его около патрона и около задней бабки. В таком случае говорят, что станок “конусит”.

Последствия этого явления очень неприятные, особенно если требуется точность при изготовлении деталей, таких как валы, втулки итд. Когда один конец вала не входит в отверстие подшипника, а второй в нем просто болтается, единственное верное решение, все настроить как надо.

Несмотря на то, что станок JET BD-8 мне достался в немного усталом состоянии, поработав на благо предыдущего хозяина, все что касалось точности, там было далеко от идеала. Родной патрон бил при зажатии заготовки на 10 соток (кулачки были со следами растачивания, безрезультатного, как выяснилось), внутренний конус был не соосен оси вращения из-за посадки подшипника, вследствие чего мне пришлось перетачивать прижимной фланец (неоднократно).

Винт поперечной подачи оказался с сильной выработкой посередине, благо удалось это компенсировать переносом малой продольной ближе на 30мм к оси вращения и винт стал работать другой частью, которая сильным износом не страдала.

Люфты в подачах остались, батарейки в цифровых лимбах садились раз в год (жизнь это боль), но после установки оптических линеек, я мог контролировать перемещения подач с точностью до 0.5 сотки и стал обходиться без лимбов вообще. Да и люфты в гайке перестали причинять неудобства, хотя я и их планирую убрать, сделав новую пару винт- гайка.

И после этого, неужели кто-то поверит, станок не конусил? Конечно он конусил. Еще как конусил.

Пока я точил мелкие латунные детали, проблема была незаметна. Но когда я попытался сделать винт пиноли задней бабки, оказалось что последняя половина резьбы отказывается вкручиваться в пиноль, а замер показал разницу в высоте резьбы примерно около двух десяток на 70мм, что меня неприятно удивило.

Стал разбираться в сути проблемы и ее вариантах решения, даже купил “скалку” КМ3, но не все так просто оказалось, потому что скалку колбасило при вращении из-за несоосности шпинделя и его конуса морзе.

Тут выяснилось, что настроить верное направление оси вращения шпинделя, можно и без скалки, достаточно любой цилиндрической детали с одинаковым диаметром по всей длине, типа вала принтера.

Передняя бабка крепится к станине четырьмя болтами, которые находятся внутри.

Откручиваем болты, чтобы бабка могла двигаться.

Теперь нужно определить, как отклоняется стрелка индикатора при вращении заготовки. Для этого измеряем биение в двух точках, у патрона и на конце.

Находим среднюю точку биения у патрона и обнуляем индикатор и не вращая патрон, двигаем к концу заготовки.

Это повторяем для горизонтали, т.е. индикатор кладем в горизонтальное положение.

Получится, что в начале, биение одно, небольшое, в на конце, середина биения смещается влево или вправо, вверх или вниз.

И наша задача, двигая переднюю бабку, переместить ее так, чтобы на микрометре, биение было равномерно распределено относительно нулевой отметки (которую мы обнулили у патрона в посередке). Делается это в горизонтальном и вертикальном положении. В результате этих действий, ориентация оси вращения заготовки будет соосна движению салазок продольной подачи.

Я не с первого раза смог все настроить, но в итоге, постепенно разобрался с тем, насколько уезжают показания микрометра при зажимании болтов передней бабки и потом уже учитывал данную поправку (это было самой главной проблемой) при зажиме. Тихо завидовал станкам, где это все настраивается специальными винтами.

С 20-го раза получилось сделать так, чтобы и по вертикали и по горизонтали, все было ровно при длине заготовки 200мм, после чего попробовал проточить деталь.

Деталь получилась почти ровная, но почему-то на конце больше, чем в начале на 2 сотки.

По вертикали получилось что микрометр на конце отклонялся на 1 сотку вверх. Я повторил замеры с нижней части детали, получилось примерно то же самое. Выходит, по вертикали все по центру.

При прокатывании по горизонтали микрометр отьезжал на 2-2.5 сотки на конце, а вот если его зажать спереди, то стрелка колебалась на 0. Т.е. получалось что переднюю бабку нужно было сместить на 1 сотку по горизонтали к себе.

Я перезажал переднюю бабку так, чтобы микрометр показывал на конце детали не 2 сотки, а 1 и тогда, следующий проход, позволил выточить деталь 100мм с погрешностью менее 1 сотки в диаметре. Замерял микрометром и цифровым штангенциркулем, оба показали примерно одно число.

Еще несколько раз протачивал заготовку, снимая по 5 соток, результат получался одинаковый, погрешность изготовления выходила в районе 1 сотки. Точнее было сложно измерить из-за не совсем идеальной поверхности заготовки.

Как известно, “лучшее — враг хорошего”, нужно уметь вовремя остановиться и не испортить то, чего удалось достигнуть парой часов возни. Для моего станочка и такая конусность (менее сотки на 100мм), это вполне хороший результат, учитывая что с вращающимся конусом максимальная длина составит всего 300-350мм из-за того, что заднюю бабку нет возможности сдвинуть на край, т.е. она упирается в шкаф (конечно, нужно избавляться от шкафа, заказывать единый длинный стол во всю стену и менять дизайн кабинета)

В ближайшее время буду пробовать выточить винт поперечной подачи, вот и посмотрим, как на это повлияет мой новый патрон, позволяющий зажимать заготовки с хорошей повторяемостью и настроенное (теперь) положение передней бабки.

UPD 15.12.2020

После изменения оси вращения шпинделя, я начал переживать, что настройка патрона может сбиться, потому что протачивал фланец я при неправильном его положении. И решил проверить посадочные поверхности фланца, которые показали биение около 2 соток.

Пришлось заново протачивать вертикальную поверхность, а вот с пояском получилось не совсем хорошо, потому что я его сровнял и тем самым уменьшил. Тем не менее, польский патрон как-то отцентровался сам, видимо по винтам, потому что они со смещением и не болтался. Но я наколол на краю пояска несколько точек, что увеличило его диаметр и тогда посадка стала плотнее, а потом сровнял лишнее резцом и получилось как надо. Несколько раз сажал патрон с заготовкой и всегда была повторяемость посадки.

Вспомнил про китайский патрон и посадил его. Зажал ту же заготовку и потом по ней, отцентровал посадку патрона. Получилось еще более точно, чем с поляком, биение настолько малое, что стрелка даже не дергалась.

И тут вроде бы можно сказать, что патрон крутой, но пробуем перезажать деталь в кулачках и стрелка микрометра начала прыгать сразу на 2 сотки. Пробуем еще раз зажать, минимум 1.5.

Меняем патрон на поляка, зажимаем деталь, проверяем биение. Менее 1 сотки. Заново зажимаем. Снова менее 1 сотки. И так несколько раз. Повторяемость зажима детали, вот конек поляка.

И я знаю, как зажимать заготовку с минимальным биением. Нужно просто надавливать с противоположного конца детали, как бы заталкивая ее в патрон. Тогда биение уменьшается до того состояния, что стрелка еле колышется. Берите на вооружение, если кто не знал раньше, что так можно.

UPD 17.06.2021

Долгое время думал, что все эти конусности, оптические линейки на 5 микрон, не особо нужные вещи, пока не пришлось делать раскатку для латунных трубок. Два вальца, между которыми зажимается металл и плющится. Там любой люфт приводил к перекосу рабочих поверхностей и единственное решение было, выточить втулку и внутренний вал с точной посадкой. В итоге, у меня это получилось. Могу точить валы с точностью 2-3 сотки, потом шлифовать под конкретную втулку и оно реально садится без люфтов. К сожалению, длина ограничена габаритами станка, но с мелкими деталями получается очень хорошо. Для домашнего станка, прекрасный результат. Конечно, многое зависит от марки стали, от резца и пластинок. Тут еще есть над чем работать, мало опыта у меня и задачи редкие.