Для чего нужен токарный станок
Токарные станки и все, что о них нужно знать: назначение и конструктивные особенности
Для того, чтобы разобраться во всех тонкостях и деталях, необходимо понимать, что такое токарный станок и зачем он нужен.
Токарный станок – это специальное устройство для обработки металлических или древесных заготовок посредством резания (точения). Обрабатываться могут тела вращения цилиндрической, фасонной и конической формы.
История возникновения и дальнейшего развития оборудования
Если посмотреть на современные модели, может сложиться впечатление, что токарный станок был изобретен относительно недавно.
Однако сведения о самом далеком предке современного станка относятся к Древнему Египту 2-го тысячелетия до нашей эры. Токарные технологии были и в древнем Китае, в Индии 1-го тысячелетия нашей эры.
В XIV веке был изобретен ножной привод, в XVIII русский ученый Андрей Нартов изобрел токарно-винторезный станок с механизированным суппортом и сменными зубчатыми колесами.
Особенно бурный период развития пришелся на промышленную революцию конца XIX века – станок менял источники привода, приобретал всё большие размеры, усложнялся.
Сейчас его основной источник энергии – электричество. Наиболее современная версия станка появилась в 1950-х годах, когда для управления обработкой начали применять числовое программное управление (ЧПУ) и сервомеханизмы.
Токарный станок часто называют «матерью всех станков», потому что с его помощью впервые стали создавать и другие станки.
Типы и разновидности токарного оборудования
Существует разделение станков по следующим критериям:
Также есть множество типов токарных станков, обладающих своей спецификой:
Винторезные станки токарной группы
Станки токарной группы очень распространены в силу своей универсальности. Принцип работы прост: зажатому на шпинделе в горизонтальном положении объекту придается вращение, а с помощью подвижного резца происходит резание. Резец может быть как закрепленным, так и отдельным.
Токарные станки с ЧПУ
Автоматизированные станки, управляющиеся с помощью ЧПУ. Система числового программного управления обеспечивает высокую точность, а также серийность обработки. Участие оператора минимально: создание управляющей программы и контроль ее исполнения. Читайте также: токарно-револьверный станок с ЧПУ, что это такое, особенности.
Револьверные станки
Как следует из названия, на направляющих станины располагается суппорт с револьверной головкой. В каждый паз револьверной головки может быть установлен резец.
Во время обработки резцы сменяют друг друга, прокручиваясь, что позволяет не тратить время на замену инструмента.
Карусельные станки
Предназначены в основном для обработки крупных объектов весом в несколько тонн. Основным элементом конструкции является планшайба – горизонтальный диск, на который устанавливается заготовка, и который придает ей вращение.
Отсюда и название данной разновидности станка. Как правило, станок карусельного типа имеет два суппорта для установки резцов – вертикальный и боковой. Это позволяет обрабатывать заготовку по внешней и по внутренней поверхности.
Затыловочные станки
Затылование – это специальный метод заточки торцовых поверхностей инструментов для сверления, фрезерования и нарезания резьбы.
Такая операция необходима для восстановления формы рабочих поверхностей инструмента после длительной эксплуатации. По конструкции затыловочный станок похож на винторезный, но имеет ряд особенностей.
Обрабатываемый объект также вращается шпинделем, а суппорт вместе с резцом совершает возвратно-поступательные движения, срезая (затылуя) поверхность объекта на один зуб.
Лоботокарные станки
Похожи на карусельные станки, также имеют планшайбу, но на лоботокарных станках планшайба устанавливается вертикально. Карусельные и лоботокарные станки могут взаимно заменять друг друга.
Как правило, применяются для резания с торца, то есть со «лба». Отсюда и название. Предназначены для обработки объектов, диаметр которых значительно превышает их длину (колеса, шестеренки, шкивы).
Станки с бесступенчатым приводом
Бесступенчатый привод – это механизм, позволяющий плавно менять скорость вращения шпинделя, без резких перепадов и остановки станка.
Такая функция позволяет постепенно подобрать нужную частоту вращения уже в процессе работы, а не прикидывать ее «на глаз».
Трубонарезные агрегаты
Как следует из названия, предназначены для обработки труб. Очень похожи на винторезные станки, но есть одно существенное различие в конструкции шпинделя: для того, чтобы длинные трубы надежно удерживались, через корпус станка насквозь проходит тоннель, в котором труба зажимается шпинделем в двух точках.
Это обеспечивает вращение объекта без люфта. Также существуют дополнительные подставки для труб, если они значительно превышают расстояние между патронами.
Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
Многоцелевой комплекс, объединяющий в себе токарные и фрезерные функции. Имеет фрезерную головку, на которую может быть установлен режущий инструмент.
Головка эта подвижна, может обрабатывать объект как сбоку, по внешней поверхности, так и с торца, по внутренней.
Автомат продольного точения
Предназначен для серийного изготовления и обработки малогабаритных деталей диаметром 1–60 мм, длиной – 5–300 мм.
Автомат устроен следующим образом: в подвижном шпинделе с помощью цанги закрепляется заготовка, резцы же остаются неподвижными или передвигаются по горизонтали; шпиндель вместе с заготовкой подводится поочередно к нужным резцам и обрабатывается.
Многошпиндельные токарные станки
Станки с тремя или более шпинделями, на которых крепятся заготовки для одновременной или поочередной обработки. Используются исключительно на серийных производствах.
Классификация оборудования по типу точности
Существует пять степеней точности токарного оборудования, обозначаются они буквами:
Назначение и конструктивные особенности специализированных токарных станков
Данная категория станков предназначена для изготовления одного типа или близких по типу деталей, которые в силу своих параметров не могут быть обработаны на станках, перечисленных выше.
Также специализированная конструкция может обеспечить увеличение числа операций на одном станке. Такое оборудование может быть использовано для обработки слитков, коленчатых валов, колесных конструкций и т. д.
Работы, выполняемые на токарном оборудовании
Различают следующие основные виды работ, выполняемых на токарном оборудовании:
Для чего нужны токарные станки
Виды оборудования для токарной обработки
Виды станков разделяют в зависимости от следующий параметров:
Фактически, можно разделить станки на деревообрабатывающие и металлообрабатывающие, после чего выделить в каждой группе свои подгруппы, в зависимости от специфики оборудования, сориентированного на выполнение конкретных поставленных перед станками задач.
Работы по дереву
Станки по дереву обычно имеют несколько меньший размер и мощность по сравнению с их «коллегами», работающими по металлу, кроме того, они не требуют наличия системы подачи жидкости-охладителя, т. к. работа с деревом дает значительно меньшие нагрузки. Существует довольно большое количество разновидностей станков для работы по дереву, рассмотрим их подробнее.
Пилильные
Оборудование такого типа используется для придания формы выбранным деревянным элементам, а также для распилки заготовок, оборудование требует минимального уровня подготовки работника для выполнения работ. Этот вид станков делится на:
Строгальные
Строгальное станочное оборудование выполняет задачи, связанные со снятием верхнего слоя обрабатываемого материала, и делятся на:
Сборочные
Сборочные станки — автоматизированные устройства, служащие для сборки ряда элементов в готовое изделие либо полуфабрикат, служащий для последующей обработки и/или сборки с другими элементами.
Гнутарные
Как можно понять из названия данной группы станков, главная функция данного оборудования — придание элементам определенной формы последствием их выгибания, для чего используются гидравлические прессы, оборудованные фиксирующими зажимами.
Шлифовальные
Эти станки обычно используются на последних стадиях изготовления деталей, с их помощью делают чистовую обработку, снимая верхний слой материала с помощью покрытого абразивами инструмента. Шлифовальные станки делятся на несколько групп:
Фрезерные
Фрезерные станки нужны для обработки фасонных и плоских поверхностей. В зависимости от своей конфигурации, они разделяются на:
Сверлильные
Станки такого типа служат для просверливания и рассверливания отверстий в деталях либо для их обработки. Также имеют деление на несколько видов:
Токарные
Деревообрабатывающие токарные станки применяются для точения корпусных деталей и крепежа, изготовление декоративных элементов. Делятся они на группы, обусловленные степенью автоматизации устройства:
Для работ по металлу
Станки для работы по металлу имеют меньшее количество разновидностей, но несколько другую специфику.
Исходя из степени точности выполняемых работ оборудование может быть:
Исходя из типа предстоящих работ, можно подобрать оборудование с учетом его специфики.
Лоботокарные
Данные механизмы работают с металлическими деталями большого или неравномерного диаметра, вытачивания цилиндрообразных заготовок большой тяжести, работают они в горизонтальной плоскости.
Карусельные
С помощью таких станков можно выполнять простую подготовку деталей (обтачивание) либо создать заготовки для изготовления более сложных объектов, например, зубчатых колес, так как они могут использоваться как для обычного токарного точения, так и для:
Токарно-винторезные
Пожалуй, самый распространенный тип устройств для обработки металла ввиду своей универсальности, кроме того, существуют модели действительно небольших размеров, которые можно поставить в любой маленькой мастерской.
Такой станок позволяет работать с цветметом и черметом, точить конусы, нарезать резьбу разных типов: дюймовую или метрическую, питчевую.
Токарно-револьверные
Токарно-револьверные станки также имеют большое распространение, особенно в формате ЧПУ, с револьверной головкой под несколько инструментов сразу. Многопозиционная поворотная головка, конструктивный элемент, который значительно увеличивает эффективность работы устройства, сокращая время на обработку детали.
Видео
Как выбрать токарный станок по металлу?
Приобретая подобное оборудование, рекомендуется обратить внимание на следующие критерии:
Инструменты для токарного станка по металлу
Основной дополнительной частью являются резцы. Данные инструменты бывают следующими:
Помимо этого резцы для токарного станка по металлу разделяются на:
Основные параметры токарного станка
При выборе токарного станка по металлу нужно учитывать его основные характеристики. Они указываются в техническом паспорте оборудования. Требуется обратить внимание на такие параметры:
Также в различных моделях может присутствовать или отсутствовать реверс. Его переключение осуществляется с помощью рычагов или перекидывания ремня.
Токарный станок с панелью управления
Дополнительные критерии выбора
Изучив каталог продавца, можно отметить для себя несколько моделей со сходными характеристиками и функционалом. Сделать окончательный выбор помогают следующие критерии:
Токарный станок — незаменимый инструмент для домашней мастерской. Инструменты, предназначенные для бытового использования, дешевы и отличаются компактными размерами, но при этом достаточно функциональны. Они позволяют проводить те же операции с металлическими деталями вращения, что и их промышленные аналоги.
Типичные параметры инструмента
Параметры и технические возможности станков для домашнего использования во многом ограничены компактными размерами и низкой стоимостью инструмента. Так, средняя цена компактного устройства составляет несколько десятков тысяч рублей, для приобретения промышленного образца потребуется минимум несколько сотен тысяч рублей.
Основными характеристиками токарных станков для металлообработки являются:
Назначение токарных мини-станков
По сути, мини-станок — это уменьшенная копия более крупного заводского оборудования. Она подходит для работы с относительно небольшими заготовками, в основном с телами вращения: к таким относятся детали в виде сфер, цилиндров, конусов и так далее. Можно с помощью такого станка и сверлить, вытачивать канавки, нарезать резьбу, подрезать торцы и многое другое. Подойдёт он и для выравнивания поверхности. Его удобно использовать при разнообразных видах работы, а качество зависит лишь от конкретной фирмы и модели.
Виды токарного станка по металлу
Разделяется оборудование на следующие основные типы:
Помимо основных известны и другие виды токарных станков по металлу:
Как стать профессионалом в металлообработке
Обучение токарному делу, как, например, в профессии врача, длится целую жизнь, кроме существенного объема теоретической информации, книг и практических навыков которые предстоит освоит стоит есть постоянно обновляющийся парк техники, требующий изучения, токарные станки развиваются. Также увеличивается номенклатура обрабатываемых материалов, появляются новые композитные и полимерные материалы с неизученными свойствами.
Скачать учебное пособие по токарному делу
Помочь в овладении профессии могут уроки по токарному делу и обработке металлов от более опытных коллег и преподавателей. Сейчас в интернете стала доступна библиотека технической литературы по обработке металлов: справочники, пособия токаря и учебники. Дополнительное образование требует времени, которого постоянно не хватает, и денег, которые тоже не будут лишними, но эти затраты с лихвой окупятся в будущем.
Особенности конструкции станков токарной группы
Все станки, предназначенные для выполнения токарной обработки заготовок из металла и других материалов, имеют в своей конструкции типовые конструктивные элементы:
Основные узлы токарного станка
Все элементы конструкции станка опираются на две тумбы, которые выполняют несущую функцию, а также обеспечивают размещение заготовки на удобной для оператора высоте. Такие тумбы, отличающиеся массивностью своей конструкции, можно увидеть на фото токарного станка любой модели.
Основная часть конструктивных элементов токарного оборудования унифицирована, что позволяет оперативно и с минимальными затратами выполнять их техническое обслуживание и ремонт.
Конструкция суппорта токарного станка
Приводные валы станка
Пример расположения органов управления токарного станка (нажмите, чтобы увеличить)
Управление токарным станком: как включить устройство и начать работу
Сперва необходимо установить заготовку в двух шпинделях и проверить надежность крепления. Если на большой скорости один из держателей вылетит из своего места, возможны тяжелые последствия, как для аппаратуры, так и для инженера. Второй этап – выбор и установка инструмента. При классических задачах используются резцы, иногда могут понадобится сверла или метчики (при сверлении отверстий и нанесении внутренней резьбы). В оборудовании, оснащенном ЧПУ обе эти операции часто выполняются автоматически. На полуавтоматах это делает оператор.
Дальнейшие действия могут быть различными в зависимости от типа машины.
Для ручного производства:
Также на разных этапах должен проводиться контрольный замер. Затем можно произвести шлифовку.
Токарный станок по металлу – что это такое, устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
Что такое токарный станок по металлу?
Устройство представляет универсальный агрегат, с помощью которого вытачиваются детали, сверлятся и зенкеруются отверстия, создается резьба и выполняются другие операции. В последнее время помимо производства часто можно встретить токарный станок по металлу для дома. Это не дешевая покупка, поэтому перед окончательным решением нужно взвесить все «за» и «против», и точно понимать какое оборудование купить. С помощью подобных станков можно:
Устройство токарного станка по металлу
Подобное оборудование имеет практически одинаковую систему размещения узлов. Рассмотрим, из чего состоит токарный станок по металлу:
Принцип работы токарного станка по металлу
Данное оборудование является незаменимым помощником не только на многих предприятиях и заводах, но и в домашних мастерских. Настольный токарный станок по металлу функционирует следующим образом:
Особенности
Токарные станки предназначены для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и торцевых поверхностей, а также канавок, уступов, фасонных профилей и резьбовых поверхностей.
Главное движение выполняет заготовка, зафиксированная в шпинделе. Режущий инструмент закрепляется на суппорте и осуществляет прямолинейное, поперечное или продольное движение подачи.
В основе конструкции – прочная станина. На ней размещаются наборы режущих и вспомогательных инструментов. Для крепления длинных заготовок служит передняя и задняя бабка, короткие фиксируется только на передней бабке вращающимся шпинделем. Благодаря этому материал прочно закрепляется и не смещается в момент вращения. Специальные люнеты уменьшают вибрации, исходящие от оборудования.
Плюсы и минусы токарного станка по металлу
Для полного ознакомления с оборудованием нужно знать его положительные и отрицательные стороны. Токарный станок по металлу для гаража или производства наделен следующими достоинствами:
Токарный станок по металлу имеет следующие недостатки:
Дополнительные критерии выбора
Изучив каталог продавца, можно отметить для себя несколько моделей со сходными характеристиками и функционалом. Сделать окончательный выбор помогают следующие критерии:
Токарный станок — незаменимый инструмент для домашней мастерской. Инструменты, предназначенные для бытового использования, дешевы и отличаются компактными размерами, но при этом достаточно функциональны. Они позволяют проводить те же операции с металлическими деталями вращения, что и их промышленные аналоги.
Виды токарного станка по металлу
Разделяется оборудование на следующие основные типы:
Помимо основных известны и другие виды токарных станков по металлу:
Размеры, масса и питание станка
Помимо функциональных и технических характеристик большое значение имеет легкость установки домашнего станка. Многие модели внешне представляют собой вытянутый прямоугольник с длиной около 500 мм. Они без особых проблем поместятся в углу гаража или на отдельном верстаке в мастерской.
Иная ситуация складывается с массой устройств. Одни станки весят 20-30 кг. Масса других вплотную приближается к 100 кг. В процессе работы инструмент заметно вибрирует. По этой причине рабочее основание должно быть не только достаточно прочным, но и максимально устойчивым. Посторонние вибрации негативным образом сказываются на качестве обработки деталей и могут привести к поломке самого станка. Лучше всего специально изготовить для инструмента отдельный верстак из толстых листов металла и прочных уголков.
Устройство токарного станка
Все промышленное оборудование запитывается от трехфазных электрических сетей с напряжением 360 В. Некоторые модели домашних токарных станков также следуют этой традиции. В индивидуальных жилых домах и гаражах, как правило, имеется доступ лишь к обычным однофазным сетям с напряжением 220 В. Подключенный к ним трехфазный электрический двигатель работать не будет.
Внимание! При покупке и подключении станка нужно обратить внимание на общее состояние электрохозяйства. Потребляемая мощность в зависимости от конкретных моделей варьируется в пределах 200-1000 Вт. Дополнительная нагрузка может провоцировать постоянное срабатывание автоматической защиты или даже пожар.
Как выбрать токарный станок по металлу?
Приобретая подобное оборудование, рекомендуется обратить внимание на следующие критерии:
Инструменты для токарного станка по металлу
Основной дополнительной частью являются резцы. Данные инструменты бывают следующими:
Помимо этого резцы для токарного станка по металлу разделяются на:
Типичные параметры инструмента
Параметры и технические возможности станков для домашнего использования во многом ограничены компактными размерами и низкой стоимостью инструмента. Так, средняя цена компактного устройства составляет несколько десятков тысяч рублей, для приобретения промышленного образца потребуется минимум несколько сотен тысяч рублей.
Основными характеристиками токарных станков для металлообработки являются:
Внимание! Значение максимального диаметра заготовки над суппортом (патроном для крепления резцов) и станиной (стационарной основой станка) иногда значительно различается, что накладывает серьезные ограничение на размеры и формы обрабатываемых деталей.
Токарный станок по металлу своими руками
Собрать подобное оборудование сложно. Однако при наличии некоторых умений самодельный токарный станок по металлу собирается следующим образом:
Окончание сборки производится путем окрашивания металлических деталей. После высыхания в обязательном порядке проводят крепление токарного станка по металлу на столе или верстаке. Шпиндель нужно обработать смазкой и консистентным составом. Может, высокую точность обработки получить на самодельном оборудовании не получиться, но элементарные вещи можно будет делать.
Классификация металлорежущих станков
Металлорежущий станок – машина для обработки резанием металлических и др. материалов, полуфабрикатов или заготовок с целью получения из них изделий путём снятия стружки металлорежущим инструментом.
Все металлорежущие станки классифицируются по определенным признакам, зависящим от рода технологического процесса, режущего инструмента, компоновки станка.
Металлорежущие станки подразделяются на 9 групп (рисунок 1).
Рисунок 1 – Классификация станков по методу обработки
Каждая группа станков делится на типы. Так например, токарные станки бывают специализированные, одношпиндельные, многошпиндельные, револьверные, лобовые, многорезцовые, карусельные и т.д.
Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикальные), кинематикой, т.е. совокупностью звеньев, передающих движение, конструкцией, системой управления, размерами и точностью обработки (рисунок 2).
Рисунок 2 – Основные виды фрезерных станков
При этом, например, если рассматривать операцию зубофрезерную, то для этой операции можно выбрать станки 5-й группы, но это будет зубофрезерный станок, а фрезерные станки расположены в 6-й группе. То есть четкого разграничения между группами нет, тем более появляются новые станки, реализирующие ранее неиспользуемые методы обработки.
Согласно стандартов, оборудование имеет основные размеры, характерные для станков каждого типа. Так, например, для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки (рисунок 3), для фрезерных станков — длина и ширина стола, на который устанавливаются заготовки или приспособления, для поперечно- строгальных станков — наибольший ход ползуна с резцом.
Рисунок 3 – Наибольший диаметр заготовки для токарных станков
Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, кинематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавливаемого изделия от 80 мм до 12,5 м.
Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр — номер, состоящий из нескольких цифр и букв. На рисунке 4 показан пример обозначения токарного станка с ЧПУ (числовое программное управление).
Рисунок 4 – Обозначение токарного станка с ЧПУ
Первая цифра означает группу станка, вторая – его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20Ф3 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модернизацию основной базовой модели станка.
Выделяют станки-автоматы и полуавтоматы. Автоматом называют станок, в котором после наладки все движения, необходимые для выполнения цикла обработки, в том числе загрузка заготовок и выгрузка готовых деталей, осуществляется автоматически, т.е. выполняется механизмами станка без участия оператора.
Цикл работы полуавтомата выполняется также автоматически, за исключением загрузки-выгрузки, которые производит оператор, он же осуществляет пуск полуавтомата после загрузки каждой заготовки.
С целью комплексной автоматизации для крупносерийного и массового производства создают автоматические линии и комплексы, объединяющие различные автоматы, а для мелкосерийного производства – гибкие производственные модули (ГПМ). Пример ГПМ приведен на рисунке 5.
Автоматизация мелкосерийного производства деталей достигается созданием станков с программным управлением (цикловым), в обозначение моделей вводится буква Ц (или числовым буква Ф).
Цифра после буквы Ф обозначает особенность системы управления:
Станки с ЧПУ постепенно вытесняют другие установки, благодаря высокой точности обработки, повышенной производительности и соответственно сравнительно быстрой окупаемости.
Рисунок 5 – Пример гибкого производственного модуля
Кроме того, металлорежущие станки делятся по степени универсальности, по степени автоматизации и классу точности. Классификация станков представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Классификация станков
Как работать на токарном станке по металлу?
Инструкция зависит от типа и направления работ, однако общие правила можно сформулировать следующим образом:
Токарная обработка металла происходит следующим образом:
Принцип работы
Обработка резанием производится при контакте резца с вращающейся заготовкой. Вращательное движение осуществляет шпиндель или планшайба, необходимое усилие и частоту обеспечивает электродвигатель через ременную передачу и коробку скоростей. Резец крепится в суппорте и может передвигаться в поперечном и продольном направлении. От скорости движения суппорта зависит амплитуда подачи.
Станки могут быть с вертикальной или горизонтальной компоновкой. Это зависит от положения шпинделя, на который устанавливается заготовка. Вертикальная компоновка оптимальна для обработки тяжелых и коротких деталей, горизонтальная – для длинных с небольшим или средним диаметром.
Основные преимущества токарной обработки:
Как установить и настроить токарный станок
Сперва необходимо выбрать подходящее место. Это должен быть первый этаж (либо следует заблаговременно использовать укрепленные потолочные перекрытия). Пол может быть земляным или бетонным. Само помещение должно иметь:
При работе с крупногабаритными элементами следует оснастить рабочее место подъемным механизмом, а также подъездной дорожкой – часто устанавливают рельсы. Для небольших деталей необходимо оборудовать отдельную тумбу для их размещения. Также понадобится зона для инструментов.
Толщина и тип фундамента зависит от массы оборудования. Основание может быть местным (заливка небольшого бетонного слоя непосредственно под станину) или общим, когда требуются стяжки и болты.
Настройка агрегата должна проводиться специалистами. Без уверенности в работоспособности и безопасности изделия включение не рекомендуется. не только занимается реализацией профессионального оборудования для металлообработки, но и производит настройку всех важных систем.
На данном изображении показана установка аппарата на бетонном полу:
Как устроен токарный станок, из чего он состоит
Конструкция всех установок включает в себя следующие узлы:
Это основные части, но есть и дополнительные системы, например, подача смазывающей и охлаждающей жидкости или отвод стружек.