Карусельные вертикальные токарные станки, применяемые для обточки и расточки маховиков, шкивов, шестерен, фланцев, поршней, барабанов и т. п. предметов, диаметр которых, вообще говоря, больше длины образующей. Конструкцию карусельных станков поясняет фиг. 1. Цилиндрическая полая станина А снабжена в своей верхней части кольцевой направляющей, служащей опорой для планшайбы В. Планшайба, насаженная на вертикальный шпиндель, находящийся внутри означенной станины, приводится во вращение посредством привернутого к ней снизу зубчатого колеса, находящегося в зацеплении с конической шестерней (не показана на чертеже). Последняя сидит на валу, получающем вращение непосредственно или при помощи коробки скоростей от ступенчатого шкива, расположенного позади станка. Для включения или выключения коробки скоростей имеется рукоятка С, рукоятки же D (с обеих сторон) служат для пуска в ход или остановки станка. Обрабатываемый предмет устанавливается на планшайбе, закрепляется и обтачивается резцами, зажатыми в головках Е.
Головки Е сидят на ползунах F, которые могут перемещаться в вертикальном направлении по направляющим G суппортов Н, установленных на поперечине I. Суппорты Н могут перемещаться вдоль поперечины I в горизонтальном направлении. Подача резцов, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях может производиться механическим путем или от руки. При обточке плоскостей, параллельных планшайбе, суппорт (один или оба) вместе с резцовыми головками Е перемещается в горизонтальном направлении вдоль поперечины при помощи соответственных ходовых винтов J и К, при обточке же (или расточке) цилиндрических поверхностей головки со своими ползунами перемещаются вертикально в своих салазках при помощи соответствующих валиков L и М. Так как для каждой головки имеются отдельные ходовой винт и валик, то эти головки могут перемещаться независимо одна от другой. От главного ступенчатого шкива получают вращение вертикальные валы О (с обеих сторон станка), передающие вращение упомянутым выше ходовым винтам и валикам при помощи конических зубчатых передач у обоих концов поперечины. Включение той или другой вертикальной или горизонтальной подачи производится при помощи рукояток Р. Величина подачи (на 1 оборот планшайбы) устанавливается с помощью маховичков R (по одному для каждой резцовой головки). Рукоятки S с обеих сторон станка служат для перемены направления горизонтальных и вертикальных подач той или другой резцовой головки, а рукоятки Т и U - для горизонтального и вертикального передвижения этих головок от руки при установке резцов в начале работы. У станков других конструкций вертикальное перемещение головок от руки производится при помощи маховичков А (фиг. 2).
Для более быстрой установки резцов, карусельные станки снабжаются рукоятками V (фиг. 1), при помощи которых механические подачи автоматически выключаются, после чего каретки с резцовыми головками м. б. быстро передвинуты в требуемое положение. Для облегчения подъема ползунов F последние соединяются с цепью или стальным канатом X, с подвешенным на конце грузом Y. Поперечина может подниматься и опускаться по вертикальным направляющим боковых стоек Z и Z' при помощи передачи, которая включается поворотом рукоятки W. Обычно поперечина закреплена наглухо на боковых стойках болтами, которые отпускаются перед каждой ее новой перестановкой и затем снова закрепляются. Почти все карусельные станки крупных и средних размеров снабжаются двумя резцовыми головками, одна из которых делается часто в виде револьверной головки, приблизительно такого же устройства, как у револьверных станков (фиг. 3 и 6). Для точки на конус направляющие G могут быть повернуты на требуемый угол α (фиг. 2); для отсчета угла поворота каретки снабжаются шкалой с делениями. Для обточки сферических поверхностей (например, выпуклых ободов шкивов и т. п.) карусельные станки иногда снабжают особым приспособлением, при помощи которого резец, при его поступательном движении вниз, имеет боковую подачу, пока он не дойдет до середины обода, после чего боковая подача совершается в обратную сторону.
На фиг. 3 схематически показана обточка плоскости, параллельной планшайбе (слева), и цилиндрической поверхности (справа):
А представляет собой планшайбу, В - обрабатываемый предмет. В первом случае резец С, закрепленный в револьверной головке D, движется в горизонтальном направлении, во втором случае резец, установленный горизонтально в державке, перемещается в вертикальном направлении. Различные типы резцов и способы их применения для карусельных станков показаны на фиг. 4.
Пример типичной работы, выполняемой на карусельных станках (обточка и расточка маховика), схематически представлен на фиг. 5.
Обод маховика зажат с внутренней стороны четырьмя кулачками, и обработка его производится одной простой резцовой головкой (слева) и одной револьверной (справа). В операции I резец В (в револьверной головке) производит обдирку торцевой стороны обода, в то время как резец С (в простой головке) выполняет ту же работу по отношению к цилиндрической поверхности последнего. После того как резец В пройдет торцевую сторону обода, его переставляют в положение, показанное пунктиром, для обдирки торцевой стороны ступицы. Операция II состоит в обточке начисто тех же поверхностей резцами С' и В', из которых последний переставляется затем в положение, показанное пунктиром, для обточки начисто торца ступицы. Подача резцов д. б. при этом соответственно изменена. После этого иногда протачивают соответствующими резцами внутреннюю цилиндрическую поверхность обода и наружную цилиндрическую поверхность ступицы на длину, примерно, до спиц. Операция III заключается в расточке отверстия при помощи револьверной головки. Твердая корка (получающаяся при литье) снимается обдирочным резцом D (слева), затем выполняется расточка начисто резцом Е, после чего отверстие доводится до требуемого точного диаметра разверткой G (справа). Скалки, несущие на себе оба означенные резца, делаются с удлиненным хвостом, входящим плотно в направляющую втулку, которая вставлена в планшайбу (не показана на фиг. 5) и служит как для удерживания скалок от дрожания, так и для сообщения им требуемого направления. После расточки ступицы маховик поворачивают обработанной торцевой стороной вниз для обработки другой торцевой стороны (операция IV). Кулачки снимаются с планшайбы, и маховик устанавливается обработанной торцевой стороной обода на подставках Н, к которым он прижимается скобами (не показанными на фиг.), упирающимися в спицы; при этом маховик центрируется оправкой К, вставленной в соответствующее отверстие планшайбы и входящей плотно в расточку ступицы. Закругления краев обода и ступицы, если они требуются, производятся в операциях II и IV при помощи специального резца.
В тех случаях, когда карусельные станки предназначаются для обработки предметов, сильно отличающихся один от другого своими размерами (как это имеет место, например, в ремонтных мастерских или на заводах, работающих по случайным заказам), иногда пользуются карусельными станками с раздвижными боковыми станинами. Последние устанавливаются на горизонтальных полозьях, что дает возможность изменять расстояние центра планшайбы до боковых станин и обтачивать предметы, большего диаметра. Для того чтобы при таком раздвинутом положении боковых станин можно было устанавливать резец в центре планшайбы, такие карусельные станки снабжаются добавочной поперечиной, устанавливаемой на обычной поперечине станка перпендикулярно к последней и несущей на себе собственную каретку с резцовой головкой.
Карусельный станок американской конструкции представлен в двух видах (спереди и сзади) на фиг. 6 и 7.
Он снабжен фрикционной муфтой А (фиг. 7), управляемой рукояткой В для быстрого механического перемещения обеих резцовых головок в любом направлении (скорость горизонтального перемещения - около 275 мм/мин, а вертикального или под углом - 180 мм/мин); С - ступенчатый шкив контрпривода, установленного на самом станке; D - рабочий ступенчатый шкив; Е - коробка передач, управляемая рукояткой Н; F - фрикционная муфта для остановки и пуска в ход, управляемая рукоятками (спереди станка), соединенными с фрикционным тормозом G у ступенчатого шкива D таким образом, что включение, например, фрикционной муфты влечет за собой выключение тормоза и наоборот; J - рукоятки у обоих концов поперечины, служащие для вращения ходовых винтов и валиков при вертикальной и горизонтальной подаче резцовых головок от руки, устроены так, что они тотчас же выключаются, когда с них снимают руку, и не вращаются при механической подаче резцовых головок; К - рукоятка, при помощи которой производится перестановка ремня по ступенчатому шкиву; L - рукоятка для механического поднимания и опускания поперечины.
Такие карусельные станки строятся для обточки предметов диаметром от 1,2 до 2,5 м, причем, по требованию, к ним прилагается приспособление для нарезки винтовой резьбы. Более крупные карусельные станки устроены приблизительно по этому же принципу, но отличаются от описанного более массивной конструкцией и отдельными деталями. Карусельные станки делаются также с моторами, установленными на самом станке. Характеристика карусельных станков (по немецким данным) приведена в табл. 1.
Особый тип карусельных станков - револьверный представлен на фиг. 8.
Особенность его заключается в том, что у него имеется револьверная головка А на 5 резцов, снабженная приспособлением для точной установки ее над центром планшайбы. Эта головка может передвигаться как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, а равно и устанавливаться под углом, подобно тому, как было описано выше. Вторая, боковая головка В, обычного типа, перемещается в отдельной поперечине, могущей также передвигаться в вертикальном направлении. Обе эти головки перемещаются независимо одна от другой и м. б. поставлены почти рядом, для одновременной обработки предметов небольших диаметров (что неосуществимо у обыкновенных карусельных станков). Такие карусельные станки строят для обточки предметов диаметром до 1 метра; потребная мощность около 15 л. с. Кроме описанных выше, существуют еще карусельные станки специальных типов, как, например, для обработки паровозных и вагонных колес.
Преимущества карусельных станков по сравнению с токарными, в частности лобовыми станками, заключаются в следующем: 1) обрабатываемый предмет м. б. легко положен на планшайбу, быстро выверен и закреплен на последней; 2) вес планшайбы и обрабатываемого предмета и, соответственно, давление резца, передается непосредственно большой опорной поверхности, благодаря чему достигается большая точность обработки; 3) быстрота подготовки к работе; 4) возможность снимать большую стружку, благодаря большой опорной поверхности планшайбы. В виду этих преимуществ обработка на карусельных станках производится значительно быстрее, чем на токарных станках, как это видно из табл. 2.
При обработке на карусельных станках крупных предметов доступ к последним, а, следовательно, промер их, как и удаление стружки менее удобны, чем на лобовых станках. Стоимость карусельных станков также значительно выше, чем лобовых станков. Однако, несмотря на сравнительно высокую стоимость, карусельные станки пользуются большим распространением, и область применения их все более и более расширяется. Этому в значительной степени способствуют вводимые в них усовершенствования. Так, например, получают распространение многошпиндельные автоматические карусельные станки. Принцип работы такого станка вполне сходен с таковым многошпиндельного автомата с той лишь разницей, что рабочие шпиндели располагаются не горизонтально, а вертикально.