Токарный станок по металлу

Токарный станок – станок, предназначенный для обработки заготовок из металла, дерева и прочих твердых материалов путем точения. За счет ряда регулировочных приспособлений обеспечивает высокую точность обработки.

Виды работ

С помощью токарного станка возможна обработка цилиндрических, фасонных и конических заготовок, что обусловлено спецификой его устройства.

С помощью станка выполняют:

• Нарезание резьбы.
• Зенкование.
• Сверление.
• Выравнивание торцов.
• Обрезку.
• Развертывание отверстий.
• Стачивание диаметра и т.п.

В металлообработке применяется гораздо больше вариаций действий, поэтому токарный станок используется в сочетании с другим оборудованием. Кроме этого их функциональность сильно ограничена размерами заготовок.

Принцип действия

Станок для токарных работ является очень точным дорогостоящим оборудованием, нуждающимся в правильной регулировке. Сложность его устройства может существенно отличаться. Поэтому на отдельных устройствах можно сделать гораздо больше операций и с более высоким качеством.

Рассматривая упрощенную схему устройства токарного станка можно отметить следующие узлы:

• Электропривод.
• Передняя бабка.
• Шпиндель с патроном.
• Резец.
• Суппорт.
• Салазки.
• Задняя бабка.
• Станина.

Помещаемая в токарный станок заготовка зажимается кулачками патрона размещенного на шпинделе. Тот в свою очередь приводится в движение электроприводом. На станине станка находятся поперечные салазки. По ним скользит суппорт, в механизме которого зажимается резец. При включении вращения шпинделя заготовка оборачивается с заданной скоростью. Регулируя суппорт можно приближать или удалять от заготовки резец. За счет вращения детали при примыкании к ней резца осуществляет снятие материала с высокой точностью.

При обработке крупных заготовок применяется задняя бабка. Она скользит на продольных салазках станины и используется в качестве дополнительного упора. Задняя бабка оснащается пинолем. Тот представляет собой свободно вращающийся конус. Он поджимается к детали, чем предотвращает ее биение при прикладывании резца.

При производстве токарных станков детали поддаются точной обработке и подгонке. За счет этого соблюдаются минимальные допуски, что позволяет на готовом оборудовании создавать изделия с погрешностью в доли миллиметров. Базовая конструкция станка может существенно усложняться. В частности в нем может предусматриваться электропривод для изменения положения суппорта на салазках. Нередко предусматривается регулировка скорости оборота электродвигателя.

Виды токарных станков

Помимо универсальных токарных станков, предназначенных для выполнения различных видов работ, существуют также специализированные конструкции, работающие по схожему принципу:

• Токарно-винторезный.
• Токарно-карусельный.
• Лобовой.
• Токарно-револьверный.
• Автомат продольного точения.
• Многошпиндельный.
• Токарно-фрезерный.

Помимо функциональных отличий, станки могут различаться между собой по максимальному размеру обрабатываемых заготовок. также они могут отличаться по удобству и точности регулировок, материалам обработки. По последнему критерию станки в основном разделяют на предназначенные для работы с металлом или деревом. Токарный станок для металла оснащается более мощным мотором и усиленными узлами. За счет этого они имеют высокую устойчивость к сопротивлению в результате трения при обработке заготовок. Станок по дереву более облегченный, так как точить дерево существенно легче, чем металл.

Может использоваться для единичного изготовления деталей. Скорость производства на нем недостаточная для серийного выпуска изделий. Обычно станки этого типа рассчитаны на обработку металлов, в том числе твердых черных и более мягких цветных.

Устройство этого станка отличается от базового наличием коробки скоростей, за счет чего осуществляется весьма точная регулировка обработки заготовок. За счет того что настройка выполняется за счет коробки, а не изменения скорости вращения самого электромотора, станок имеет высокую мощность даже при малой скорости работы.

Устройство имеет большое расстояние между центром патрона и пинолем на задней бабке. Это позволяет обрабатывать достаточно длинные заготовки. Станки винторезного типа разделяются на 5 классов. Каждому из них присваивается буква: Н, П, В, А, С.

Станки класса Н имеют нормальную точность. Они могут использоваться для выполнения большинства задач по ремонту или изготовлению новых деталей. Устройства класса П имеют повышенную точность, В – высокую точность, А – особо высокую точность. Станки класса С являются особо точными. Это мастер станки для выполнения самых точных деталей и их подгонки в притирку без зазоров.

Токарно-карусельные

Имеют вертикальное расположение оси вращения зажимаемой заготовки. Его можно использовать для точения, растачивания, обрезки, подравнивания торца и нарезания резьбы. Устройства этого типа не отличаются большим размером. За счет этого они зачастую не могут использоваться для обработки крупных заготовок. Часто такие станки используют в ремонтных мастерских, так как они не занимают много места, и работают с деталями не крупнее необходимых.

Используя специальные приспособления подобные станки также можно применять для точного фрезерования стальных заготовок и их шлифования. Отличительным качеством карусельного станка является наличие стола с план шайбой. Последняя выполняет функцию держателя заготовки. План шайба вращает заготовку. Подача резца вдоль детали выполняется перемещением суппорта. Для его приближения к обрабатываемой поверхности по поперечному направлению выполняется перемещение траверсы.

Лобовой токарный станок имеет короткую станину. За счет этого он может использоваться для обработки только тонких заготовок. Однако лоботокарные станки имеют широкий захват. За счет этого они зачастую могут зажать для обработки деталь, ширина которой превосходит длину.

Такое оборудование часто применяется на точном производстве. Им вполне можно обрабатывать детали, масса которых превосходит несколько тонн. Однако останавливающим фактором для использования подобных станков является большая сложность при установке столь тяжелых заготовок. Зачастую на это уходит не меньше времени, чем на саму обработку. В связи с этим такое оборудование часто меняется на более привычные карусельные станки.

Такой токарный станок в отличие от предыдущих разновидностей может использоваться в серийном производстве. Его конструктивные особенности позволяют добиться высокой производительности обработки однотипных деталей. Устройство рассчитано на работу с прутом или фасонным профилем.

Зачастую такие станки рассчитаны на работу с системой ЧПУ. За счет этого производство однотипных деталей может выполняться полностью автоматически. Устройство может оснащаться одним или несколькими шпинделями. За счет этого оно способно использоваться для одновременной обработки нескольких одинаковых деталей.

Многошпиндельный

Он разработан для серийного производства и предназначен для работы с калиброванными заготовками. Они должны иметь круглое или квадратное сечение. В противном случае обработка несоответствующей формы заготовки невозможна.

Станок способен использоваться для выполнения любой задачи из спектра универсального токарного оборудования. Данное оборудование оснащается мощным электроприводом и усиленной конструкцией. Это обеспечивает возможность обработки деталей из особо твердой стали.

Предназначен исключительно для обработки центра заготовки. Им выполняется фрезеровка заготовок большого размера с более высокой точностью, чем это возможно сделать, используя просто фрезерный станок. На таком станке можно совмещать операции точения и фрезерования.

Как правильно выбрать токарный станок

При выборе станка одним из самых важных параметров является размер его станины, в частности максимальная ширина и длина заготовок, которые можно на нем обрабатывать. Расстояние между центрами станка от пиноля до патрона может существенно отличаться. Устройство может иметь размер между центрами вплоть до нескольких метров. Столь крупные устройства применяются в основном для работы с деревом. В частности с их помощью выполняется выравнивание оцилиндрованнгого бревна и т.д.

Стоит обратить внимание на тип станины. Она может быть прямой, что является универсальным решением за счет обеспечения более широкого захвата заготовок. Это в свою очередь дает высокий вынос патрона и пиноля. Устройство с наклоном является более жестким. Детали в нем держаться надежней, но такой тип станины существенно уменьшает ширину заготовок, которые возможно зажать, избежав их блокировки в случае легкого перекоса при обработке.

Также при выборе станка может возникнуть сложность в определении типа управления. Токарный станок может быть ручным или управляемым ЧПУ. В последнем случае устройство выполняет точную сложную работу согласно чертежу проекта. Также на удобство работы со станком влияет применяемый в нем способ регулировки положения пиноля. Он может настраиваться вручную, путем вращения регулировочной ручки. Также пиноль может управляться электрическим приводом.

Люди достаточно давно осознали возможность получения гладких и ровных и даже стандартных поверхностей с помощью обтачивания заготовки при ее вращении. Появление первого токарного станка датируется 650 годом до нашей эры.

Его конструкция была до смешного проста: 2 соосных центра, между которыми вставлялась заготовка. Один человек приводил эту заготовку во вращение, а другой, используя резец из более твердого материала, производил ее обтачивание.

Детали были, в основном, из кости или дерева, так как для обработки металла не было ни достаточной мощности, ни материалов должной твердости (чтобы можно было сделать резец). Время шло, техника развивалось, и так постепенно, станки дошли до своего современного вида и возможностей.

Классификация, виды

На современном этапе существует 9 групп токарного станочного оборудования по различным параметрам. Представляется интересным рассмотреть их подробнее:

Автоматические и полуавтоматические

Полуавтоматическим называется такой тип оборудования, в котором некоторые процессы не автоматизированы. Для токарных станков это, как правило, манипуляции, связанные с загрузкой и снятием заготовок.

Полуавтоматы весьма распространены в силу своего более простого устройства, а также низкой стоимости. А на предприятиях полуавтоматические станки используются для обработки нестандартных, крупногабаритных заготовок, что и не позволяет полностью автоматизировать процесс.

Полуавтоматические станки подразделяются:

• по назначению – на специализированные и на универсальные;
• по типу обрабатываемой заготовки – на станки патронного типа и на прутковые;
• по количеству шпинделей – на одно- и многошпиндельные;
• по позиционированию шпинделя – на вертикальные и на горизонтальные.

Автоматическими называют токарные станки, в которых все основные и вспомогательные действия автоматизированы полностью (включая подачу и снятие заготовок, а также смену обрабатывающего инструмента). Автоматические токарные станки условно разделяются на 3 группы:

Автоматы с одним распределительным валом, который вращается с одной, заданной для данного режима обработки детали частотой.

1. Автоматы, распределительный вал которых имеет, как минимум, 2 частоты вращения.
2. В автоматах данного типа, кроме основного вала присутствует еще и вспомогательный, вращающийся с существенно более высокой частотой.

Многошпиндельные

Многошпиндельными называются токарные станки с несколькими шпинделями для крепления как обрабатываемой заготовки, так и обрабатывающего инструмента. Обработка детали на таком станке может происходить как одновременно (то есть, с участием всех шпинделей), так и последовательно (то есть, одновременно только с использованием одного шпинделя).

Многошпиндельными, как правило, бывают автоматические токарные станки. В современных токарных «мультиобрабатывающих» центрах предусмотрены не только шпинделя с разной частотой вращения, но и приспособленные для применения на них различного типа оборудования (сверл фрез, резцов). То есть, каждый шпиндель имеет свой порог усилия.

Револьверные

Это универсальные станки в современном понимании этого слова. В резцедержателях револьверообразной головки станка зажимаются различные инструменты. Это могут быть резцы, сверла или фрезы.

В патроне зажимается заготовка и за каждый проход она обрабатывается одним инструментом. После каждого прохода головка поворачивается (наподобие барабана револьвера – отсюда и название) и заготовка обрабатывается следующим инструментом.

Как можно понять, такие станки дают большое преимущество, выражающееся в экономии времени при смене инструмента и заготовки. Однако экономически оправданным использование такого оборудования является лишь в случае необходимости разноплановой обработки деталей на потоке.

Станки отрезной группы

Из названия становится ясен функциональность станков. Это узкоспециализированные станки, которые производятся в полуавтоматическом исполнении.

Основная задача данного оборудования – уменьшить диаметр заготовки до минимально возможной, чтобы в дальнейшем ее можно было отрезать на ином типе оборудования (скажем, на фрезерном станке). Либо, если позволяет формат крепления заготовки, привести полное ее торцевание с обработкой торцевой поверхности.

Карусельные модели

Токарные станки карусельного типа предназначены для обработки цилиндрических заготовок, чей диаметр существенно превышает их высоту. У карусельных станков присутствуют следующие характерные особенности:

1. Это оборудование предназначено для работы с крупногабаритными деталями. Такие станки бывают одно- или двухстоечными. В первом случае диаметр планшайбы не превышает 1600 мм, а во втором – 25000 мм!
2. Сам станок (как правило, полуавтоматический) – вертикального типа и имеет компактные размеры.
3. С учетом вертикального расположения шпинделя на вал оказывается более равномерная нагрузка, чем в случае горизонтального его позиционирования, поэтому у карусельных станков существенно выше технический ресурс.
4. Современные карусельные станки отличаются простотой эксплуатации. Зачастую их изготавливают в револьверном исполнении.

Лобовое и винторезное оборудование

Лобовые токарные станки в настоящее время не имеют широкого распространения. Главным образом, они встречаются на судостроительных предприятиях, а также в ремонтных цехах. Это узкоспециализированный вид оборудования (предназначенный для обработки коротких заготовок) чей диаметр превышает длину, однако, не настолько, чтобы присутствовала необходимость использовать карусельный тип оборудования.

Кроме того, на лобовых токарных станках отсутствует задняя бабка и обрабатывается, преимущественно, торцевая поверхность заготовки (то есть, работа осуществляется «в лоб» — отсюда и название).

Винторезный токарный станок оборудуется ходовым винтом, а также ходовым валиком и предназначен он для нарезания резьбы на заготовке во время движения суппорта вдоль оси станка. Однако эта станочная специализация не накладывает ограничений на любые другие виды токарных работ. Тем не менее, такие станки эксплуатируются, преимущественно, при мелкосерийном производстве.

Многорезцовые и полировальные

Характерной особенностью многорезцовых станков является их высокая производительность. На станине крепятся сразу несколько суппортов, где закрепляются резцы (иной инструмент здесь не закрепить).

Механизмы подачи на каждом суппорте, которые, как правило, еще и оборудуются вариаторами скорости их перемещения, обеспечивают обработку вращающейся, зажатой в патроне детали на каждом («ответственном») участке ее длины.

Как следствие, такие станки:

• горизонтального типа;
• рассчитаны на обработку длинномерных заготовок;
• экономически целесообразны при поточной обработке стандартных деталей.

Главной характерной отличительной чертой токарно-полировальных станков является высокая скорость вращения патрона с зажатой в нем заготовкой. Кроме того, поперечный ход суппорта имеет очень маленький шаг резьбы (чтобы углубить его, хотя бы на миллиметр, потребуется провернуть ручку несколько десятков раз).

Такое оборудование нужно для поднятия класса чистоты обработки поверхности, а это требует:

• максимально возможной частоты вращения обрабатываемой заготовки;
• минимального тормозящего эффекта, для чего стружка снимается на минимальную толщину.

В современных моделях полировальных станков используется вибрационный эффект резца.

Специализированные

Такое токарное оборудование применяется для изготовления однотипных деталей. Например: муфт, труб; к такой разновидности относятся зубообрабатывающие и токарно-затыловочные станки. Они максимально эффективны в осуществляемой операции, но, как правило, только в одной ее разновидности.

Особенностью специализированных станков является упор на быструю смену режущего инструмента и приспособлений. Такие станки используются в крупносерийных производствах

Cпециального назначения

Такие токарные станки предназначены для изготовления деталей в несерийном (то есть, небольшом) количестве. Для таких станков характерны:

• большая амплитуда поперечного движения суппорта;
• удлиненная станина (при горизонтальном расположении заготовки);
• меньшая скорость, но большая точность и чистота обработки.

К станкам специального назначения относят:

• винторезные токарные станки (не путать с токарно-винторезными);
• многорезцовые токарные полуавтоматы;
• гидрокопировальные полуавтоматы.

Какие классы точности существуют и чем отличаются?

Классом точности называют обобщенную характеристику средств измерений, которая определяется пределом погрешностей (основных и дополнительных), а также рядом свойств, оказывающих влияние на точность измерений, производимых с их помощью.

Пределом погрешности является наибольшая погрешность измерительного прибора, при котором он является годным к измерению. Предел допускаемой основной погрешности выражается в форме:

• абсолютной;
• относительной;
• приведенной

Погрешности. Класс характеризует свойство точности проведения измерений с помощью данного прибора. А точность средств измерения — это качество измерительного прибора, которое свидетельствует о близости погрешности проводимых измерений к нулю.

Если же речь идет о классе точности, который обеспечивает, к примеру, токарный станок, то здесь имеется в виду класс чистоты поверхности детали, которую данное оборудование способно обеспечить в процессе обработки заготовки.

Особой

Этот «Класс С» — высший класс точности оборудования (как измерительного, так и обрабатывающего). К данному классу относятся такие станки (в нашем случае – токарные), которые должны производить обработку заготовок с получением высшего класса чистоты поверхности (0,01-0,015).

Высокой

Высоким классом точности обладают, к примеру, ювелирные, медицинские и лабораторные весы. Другое название такого оборудования – прецизионное. Оно имеет маркировку «класс В». Если речь идет о токарном оборудовании, то высокий класс чистоты (0,02-0,025) обеспечивают детали полировальные токарные станки.

Нормальной

Под нормальным классом точности (маркировка — «класс Н», но она, как правило, не ставится) подразумевается такая характеристика оборудования или детали, при которой обеспечивается идентичность результатов в не менее, чем у 98% заведомо одинаковых объектов. Абсолютный показатель нормального класса чистоты находится в диапазоне (2,0-0,6).

Особо высокой

Оборудование особо высокого класса точности имеет по данному показателю маркировку – «класс А». При проектировании оборудования высокого класса точности повышенное внимание уделяется качеству шпиндельных подшипников.

Здесь преимущественно используются подшипники качения также высоких классов точности, а подшипники скольжения изготавливаются в виде регулируемых конусных втулок. (Все нормы здесь устанавливаются ГОСТом 1969-43).

Повышенной

Данный класс точности имеет маркировку «класс П». Применение элементов более высокого класса точности (в первую очередь, подшипников) увеличивает стоимость готового изделия, обрабатываемого на таком токарном оборудовании.

Однако если требуется получить более высокий класс обработки заготовки, то элементы повышенного класса точности применяют для позиционирования станочных валов, где требуется более высокая точность и скорость вращения.

Системы обозначения и расшифровка, что это такое?

Системы обозначения станков по металлу бывает 2 видов. Разберем номенклатуру каждого из них в отдельности:

Станки серийного производства.

Допустим, мы имеем обозначение «16К20Ф3С5». Вот, что означает каждый из символов:

• 1 – группа, к которой принадлежит станок (1 – токарная);
• 6 – тип станка (6 – лобовое оборудование; 5 – карусельное; 1 – автоматы и полуавтоматы);
• К – присутствие символа означает, что станок выполнен по модернизированному проекту;
• 20 – основной эксплуатационный параметр (он характеризует высоту его центров);
• Ф3 – тип числового программного управления;
• С5 – разновидность вычислительного устройства (ЧПУ).

Специальные, специализированные и прецизионные станки.

Допустим, мы имеем маркировку «ИР500МФ4»:

• ИР – условное обозначение завода-изготовителя;
• 500 — основной эксплуатационный параметр (характеризует высоту его центров);
• М – тип модификации;
• Ф4 – тип числового программного управления.

Какие бывают типы токарного оборудования по металлу, краткое описание?

Номенклатура токарных станков, предназначенных для обработки металлических заготовок, согласуется с представленной выше общей классификацией токарного оборудования. Тем не менее, в силу большой значимости и востребованности качественной обработки металла в экономике представляется разумным рассмотреть каждый из видов токарных станков по металлу в отдельности.

Резцедержатель здесь барабанного типа. В каждом гнезде может быть установлен свой тип режущего инструмента. Его смена происходит за счет простого поворота барабана и деталь обрабатывается (без торможения шпинделя) другим инструментом.

Таким образом, экономится время на смену инструмента. Однако экономическая эффективность здесь проявляется только в случае, если идет обработка однотипных заготовок на потоке.

Карусельные

Такие станки используются для обработки стальных деталей, до 1,5 м в диаметре. В этом случае задействуются одностоечные станки. Данное оборудование имеет следующие узлы:

• вертикальная станина на круглом основании, на которой и происходит крепление обрабатываемой заготовки;
• вертикальная направляющая для движения суппорта (как правило, револьверного типа; чаще всего – пятигранная, то есть, рассчитанная на крепление 5 разновидностей обрабатывающего инструмента);
• круглый стол и планшайба с 4-мя независимо регулируемыми кулачками.

Суппорты могут перемещаться как вертикально (по направляющей), так и поперечно, регулируя глубину обработки заготовки. Такой станок оборудуется коробкой скоростей для изменения частоты вращения заготовки.

Кроме того, скорость перемещения суппорта тоже может изменяться (регулироваться). Для повышения эргономичности управления оборудованием такой станок оснащается подвесной кнопочной станцией.

Такие станки предназначены для одновременного или последовательного выполнения технологически сложных операций при поточном типе производства (то есть, когда в больших масштабах обрабатываются однотипные заготовки). Заготовки при этом могут иметь форму:

• трубы;
• многогранных или круглых прутков;
• фасонный профиль и пр.

Такой станок имеет высокую производительность и потребляемую мощность привода, а кроме того, он отличается массивностью своей конструкции.

Винторезные

Винторезные станки обладают высокой жесткостью и точностью обработки заготовки. Станина у них, как правило, монолитная, а передняя бабка массивна и обладает повышенной жесткостью (способна выдерживать большой напор).

Шпиндель такого станка монтируется на подшипниках повышенной точности (класс «П», не ниже). Каретка суппорта имеет более удлиненную форму (на направляющих), а сам суппорт лишен поворотных частей.

Ходовой винт на металлообрабатывающем винторезном станке имеет большой диаметр, кроме того, он монтируется на роликовых подшипниках. В итоге обеспечивается:

• плавность движения каретки суппорта;
• довольно большое усилие даже на малой скорости перемещения суппорта;
• полностью исключается перекос каретки (благодаря расположению ходового винта между направляющими).

Все вместе эти меры позволяют производить нарезку резьбы по заданным параметрам с высокой точностью.

Автоматы и полуавтоматы

В современных условиях все больше токарного металлообрабатывающего оборудования производится именно в автоматическом исполнении. Это диктуется необходимостью увеличения производительности.

Автоматические обрабатывающие токарные центры полностью исключают какие-либо действия (манипуляции) с участием человека (в том числе, установка заготовки в патрон и снятие ее, а также смену режущего инструмента).

Однако такие центры стоят достаточно дорого, поэтому в тех случаях, когда высокая производительность не требуется, применяются полуавтоматические станки, в которых автоматизированы все опции, кроме позиционирования и укрепления заготовки и инструмента.

Лоботокарный

Металлорежущий лоботокарный станок предназначен преимущественно для обработки торцевой стороны заготовки. Он не имеет задней бабки и рассчитан на заготовки, чей диаметр значительно превосходит их высоту. Лоботокарные станки часто оснащаются револьверными суппортами для удобства и оперативности смены инструмента.

Фрезерный

Речь идет непросто о фрезерных, а токарно-фрезерных станках. Основными характеристиками такого оборудования является возможность производить как токарные операции:

• проточку;
• сверление;
• резание,и пр.

Так и фрезерование заготовки:

• формирование профильных поверхностей;
• вырезание прямых и криволинейных канавок и пазов;
• более эффективное торцевание.

Достигается такая универсальность, благодаря наличию фрезерной части со вторым шпинделем. Токарно-фрезерные станки используются в часовом, инструментальном и других производствах, где требуется оптимизация процесса переустановки заготовки.

Продольного точения

Особенностью таких станков является то, что режущий инструмент может совершать здесь исключительно поперечное перемещение. А продольное движение относительно суппорта производит сама заготовка, закрепленная в шпинделе.

Жесткое крепление резца (то есть, именно в зоне обработки) позволяет добиться высокой точности обработки. Кроме того, преимуществами данного типа токарных станков являются:

• возможность обточки заготовок со сложной формой;
• возможность работы с заготовками малых размеров и форм;
  высокая частота вращения (до 6 тыс. оборотов в минуту) дает
• возможность добиться высокой точности обработки (до 0,005 мм).

Настольные

Данный тип оборудования предназначен для малых производств (для мастерских, для производства кустарных работ). Они характеризуются повышенной точностью обработки заготовок и малой производительностью.

Но в условиях мастерской высокое качество обточки бывает востребовано намного чаще (и оно насущнее), нежели реализована возможность поточного производства.

Такие станки, как правило, имеют невысокую стоимости, компактные размеры, низкий уровень шума. Детали и компоненты для таких станков (направляющие, подшипники и пр.) производятся с высоким уровнем точности.

Современные с ЧПУ

Здесь речь уже идет даже не об отдельных станках, а о целых токарных обрабатывающих центрах. Оборудование с числовым программным управлением способны за одну установку заготовки производить с ней все возможные операции, обрабатывая сразу несколько поверхностей. Характерными чертами таких центров являются:

• осуществление обработки в закрытой камере, без участия и контроля человека;
• замена режущего инструмента осуществляется автоматически;
• человеческий фактор сводится к грамотной разработке виртуального чертежа – CAD-модели требуемой детали.

А дальше нужно будет лишь поместить в специальный бокс заготовку и забрать готовую деталь.

С бесступенчатым приводом

Бесступенчатый привод используется для плавного и безостановочного изменения скорости вращения шпинделя станка или механизма подачи.

Бесступенчатый привод можно сравнить с вариаторной коробкой в трансмиссии автомобиля.

В итоге с помощью плавного регулирования удается получить наиболее выгодные (с точки зрения обеспечения качества обработки) скорости обработки заготовки или же движения режущего инструмента в суппорте.

Кроме того, экономится время, затрачиваемое в классических станках на остановку шпинделя для изменения скорости вращения патрона. Преимущества такого оборудования очевидны:

• Долговечность работы привода станка в связи с отсутствием коробки скоростей.
• Так как отсутствуют целые усложняющие узлы, то и проводить техническое обслуживание таких станков весьма просто.

Трубонарезные

Бывают трубонарезные станки с одним или с двумя патронами для позиционирования обрабатываемой заготовки (в зависимости от предполагаемых масштабов самой заготовки). Главным функционалом таких станков является:

• обработка оконечностей труб;
• нарезка резьбы;
• формирование замковой резьбы на переходниках и бурильных трубах.

Эти станки более всего востребованы в нефтедобывающей отрасли для подготовки труб и ремонта трубопроводов. Кроме того, трубонарезные токарные станки широко используются и в машиностроении.

Особенности конструкции

Вне зависимости от специализации, автоматизации и назначения токарных станков, у всех, у них присутствуют одни и те же составные узлы и элементы, что делает их конструкцию во многом универсальной, а узлы — взаимозаменяемыми:

Станина

Самая массивная часть станка. Она является базисной основой для установки на ней всех прочих узлов. В задачи станины входит:

• обеспечение жесткости всей станочной конструкции в целом;
• сосредоточение на себе и гашение всех возникающих вибраций.

Станина, как правило, отливается из чугуна и делается монолитной.

Впрочем, существуют варианты легкой станины из профилированных труб (квадратного сечения). Такие станки устанавливают на виброопоры.

Фартук

Это каретка, перемещающаяся по направляющим (при воздействии ходового винта), на которой жестко закреплен суппорт. Помимо автоматизированного движения фартук может быть оборудован и ручным приводом.

Шпиндельная бабка

Иное ее название – передняя бабка. Это часть станка, в которой расположена коробка скоростей и где крепится главный вал со шпинделем (отсюда и название), в котором крепится заготовка.

Суппорт

Это конструкционный элемент токарного станка, располагающийся на фартуке. На суппорте, в свою очередь, расположены резцедержатели, где и укрепляется режущий инструмент. Обычно говорят о поперечном или продольном перемещении не резца или фартука (соответственно), а именно суппорта.

Коробка скоростей

Конструкционно она размещается в передней бабке. На переднюю панель выведены ручки переключателей скоростей. Если станок не оборудован бесступенчатым приводом, то для изменения передачи (то есть, частоты вращения заготовки и усилия на валу) требуется сначала выключить станок и дождаться остановки главного вала.

Электрическая часть

Данный элемент конструкции включает в себя тяговый электродвигатель, а также прочее электрооборудование, с помощью которого производится управление станком.

Основные технические характеристики

Все станки токарной группы различаются между собой по следующим выдаваемым техническим параметрам:

• максимальная частота вращения шпинделя (чем она выше, тем лучше качество обработки поверхности, выше класс чистоты);
• усилие на валу, на различных передачах (данный параметр зависит от мощности тягового электродвигателя, поэтому принято говорить об общей мощности станка);
• максимальный диаметр обрабатываемой заготовки (цифровым параметром в данном случае является показатель высоты центров станка – точек зажима заготовки;
• показатель того, к какому типу относится станок (винторезный, токарно-фрезерный, лобовый и т.д.);
• наличие и степень автоматизации (определяется наличием и «продвинутостью» модуля числового программного управления).

А вообще, основные технические характеристики токарного станка можно почерпнуть из маркировки на его шильдике (см. раздел «Системы обозначения и расшифровка»).

Общие правила техники безопасности

Разделим правила безопасности на 2 больших раздела:

Как следует поступать оператору станка:

1. Одежда оператора во время работы на станке должна быть застегнута на все пуговицы. Не должно быть свободно болтающихся шнурков. (Наверное, все помнят юмористический предупреждающий плакат: «Чтоб на вал не накрутило, закатай рукав,…»).
2. Перед включением станка следует провести его техническое обследование.
3. Выполнение всех действий на станке должно происходить лишь в соответствии с подробным технологическим процессом обработки заготовки.

Категорически запрещается:

• начинать работу во время обследования и наладки станка;
• эксплуатировать станок со значительно изношенными центрами;
  использовать сколь угодно мало, но дефективный режущий инструмент;
• в случае отсутствия должной квалификации пытаться исправить проблемы в электрической аппаратуре станка;
• отходить от работающего станка или же поручать работу на нем третьим (неподготовленным) лицам.

Токарный станок – это универсальный агрегат, на котором можно вытачивать детали, сверлить отверстия, зенкеровать их, нарезать резьбу, а также выполнять многие другие операции. Если раньше станки можно было увидеть только на заводе, то в последнее время они уверенно завоевывают домашние мастерские, став вещью, обойтись без которой можно, но сложно.

Однако токарный станок – не дешевая покупка. Прежде чем его приобретать, стоит взвесить все «за» и «против», а главное – понять, какой именно станок вам нужен.

Конечно, крупногабаритные станки, какие используются на производстве, не влезут в мастерскую или гараж. Но это не нужно: существуют более компактные и простые модификации – настольные токарные станки по металлу, школьные станки, и мини-станки.

Краткое содержимое статьи:

Как устроен токарный станок

Для начала – посмотрим на фото токарного станка по металлу и расскажем несколько слов о его устройстве.

Основа станка – это станина, как правило, отлитая из чугуна. На ней расположены все остальные элементы.

Заготовка детали укрепляется между передней (шпиндельной) бабкой, на которой расположен шпиндель, и задней бабкой. Шпиндель представляет собой металлический вращающийся вал с коническим отверстием в центре. В нем можно закрепить патрон для детали, планшайбу и другие необходимые приспособления.

Кроме того, на передней бабке есть коробка передач с рычагами для регулировки частоты вращения шпинделя.

Задняя бабка – узел, который нужен для фиксации детали с другой стороны. Также на ней можно устанавливать метчики, сверла, и другие инструменты, которые требуются для обработки детали. Для этого предназначена пиноль – цилиндр, в центре которого, как и у шпинделя, есть коническое отверстие.

Установленную на специальной плите, заднюю бабку можно передвигать вдоль станины. Таким образом можно отрегулировать расстояние между ней и шпинделем, и прочно зафиксировать заготовку детали. Подвижная задняя бабка нужна и тогда, когда требуется просверлить в детали сквозное отверстие.

Параллельно оси станка перемещается каретка, на которой укреплен суппорт. На суппорте стоит резцедержатель, головка которого способна поворачиваться и вести резец не только продольно, но и в поперечном направлении. Головку резцедержателя можно фиксировать под различными углами.

Основные параметры токарного станка

Как выбрать токарный станок? Есть важные характеристики, на которые следует обратить внимание.

Первый параметр – это расстояние между центрами передней и задней бабки (РМЦ). От него зависит наибольшая длина детали, которую можно обрабатывать на данном станке. Ось вращения между центрами является основной осью станка.

Второй параметр – максимальный диаметр обработки над станиной, измеряемый в миллиметрах. По нему определяют максимальный диаметр детали, которую можно установить в станок.

Наконец, важная характеристика – диаметр центрового отверстия шпинделя, куда можно установить заготовку. Особенно это важно при обработке прутковых деталей.

Как шпиндель, так и пиноль задней бабки должны быть хорошо отцентрованы и вращаться ровно, с минимальным биением. Для маленького домашнего станка это особенно важно.

Станина должна быть устойчивой и прочной, тогда вибрации, возникающие при работе станка, будут сведены к минимуму, и можно будет качественно обрабатывать на нем детали.

Хорошие станки оснащены коробкой передач на несколько скоростей (чаще всего – на две).

Некоторые станки имеют переключатель реверса. Реверс – это возможность менять направление движения резца. Такая функция бывает полезной во многих случаях.

Заглянув в инструкцию по эксплуатации токарного станка, предназначенного для работ по металлу, можно найти и другие технические характеристики:

Габариты (длина, ширина) и масса (в килограммах). Как правило, длина станков, которые можно поставить в своей домашней мастерской, не превышает 170 сантиметров, а ширина – 60 сантиметров. Весят «домашние» станки максимум 200 килограммов.

Мощность привода в киловаттах (до 0,6 кВт). Питающее напряжение в вольтах (В) и тип подключения к сети. К сожалению, не все станки работают от обычной трехфазной сети переменного тока.

Включение станка – осуществляется с помощью кнопки, а у некоторых моделей – с помощью реостата.

Число оборотов. У односкоростных станков оно варьируется от 0 до 1500 оборотов в минуту. У двухскоростных – 0-500 об/мин на первой скорости, и 0-2500 об/мин на второй скорости.

Дешевый или дорогой, простой или универсальный

Для работы дома лучше выбрать универсальный станок по металлу. Сложно угадать, что именно с его помощью придется изготавливать или ремонтировать – фронт работ у домашнего мастера очень широкий, и есть вероятность, что узкоспециализированный станок будет простаивать без дела.

Токарные станки различаются и по цене, и по оснащенности. Иногда не требуется тратить лишние деньги, чтобы приобрести дорогой станок с полным комплектом всевозможных приспособлений, ведь многие из них могут никогда не понадобиться. Целесообразнее купить более простой агрегат, а потом оснастить его теми устройствами, которые нужны вам.

Разновидности станков

Настольные, они же – токарные мини-станки по металлу. Обратите внимание, что некоторые модели этого типа выпускаются без задней бабки, что может существенно затруднить работу. В целом это станки наиболее простой конструкции: малые габариты, малый вес, достаточно легкая и неустойчивая станина.

Школьные станки, больше размером, чем предыдущие. У них имеется коробка передач на две скорости, и реверс.

Токарно-винторезные станки. Они больше подходят для гаража, чем для дома, имеют прочную станину, благодаря которой при работе почти не возникают ненужные вибрации.

Шпиндель в таких станках вращается почти без биения. Минусов у них только два: габариты и высокая цена.

Универсальные токарно-фрезерные станки.

Фото токарного станка по металлу

Также рекомендуем посетить:

• Гравер
• Воздуходувка
• Паяльник
• Гайковерт
• Клеевой пистолет
• Электрические ножницы по металлу
• Болгарка (УШМ) профессиональное и бытовое оборудование
• Шуруповерт
• Электроножовка
• Аккумуляторная отвертка
• Сабельная пила
• Цепные электропилы
• Дрель
• Фрезер
• Перфоратор
• Ремонт электроинструмента своими руками
• Пистолет для вязки арматуры
• Как выбрать прожектор
• Триммер электрический
• Штроборез
• Степлер электрический
• Тепловая пушка
• Циркулярная пила
• Миксер строительный
• Строительный фен
• Шлифовальные машины
• Отбойный молоток
• Краскопульт электрический
• Сетевой шуруповерт
• Ударная дрель
• Пароочиститель
• Электрическая лебедка
• Паяльник для полипропиленовых труб
• Мини-дрель
• Строительный пылесос
• Сверлильный станок
• Торцовочная пила
• Станки по дереву
• Лобзик
• Заклепочник электрический
• Полировальная машина
• Реноватор
• Рубанок электрический

Токарный станок. Изображение токарного станка (левый верхний угол), в средневековой германской книге, 1480 год. Токарный станок 1882 года, Государственный Политехнический музей (город Москва)

Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины.

Самые распространённые токарные станки в советское время — 1К62 и 16К20.

Подробно рассмотрим принцип действия токарно-винторезного станка по металлу, какие бывают станки их виды и для чего они, вообще надо, что на них такого полезного можно делать.

Не забудем и про описание основных узлов токарного станка, из чего он состоит, его строение, приведем, как образец, схемы электрические и кинетические станков.

Виды, характеристики и устройство

Рассматривая схемы и устройство токарных станков различных видов, можно увидеть, что все они схожи между собой и имеют похожее устройство. На них можно обрабатывать различные детали из металла в одиночном и серийном производстве.

Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу

Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.

Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.

Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.

Передняя бабка

Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:

• шпиндель;
• подшипники (два);
• шкив;
• коробка скоростей.

Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.

Шпиндель

Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Шпиндель, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.

Механизм поперечной и продольной подачи

Суппорт может двигаться вдоль и поперек, благодаря механизму подачи. Направление задает трензель, находящийся в корпусе передней бабки. Снаружи станка есть рукоятки, которыми можно изменять направление и амплитуду движения суппорта.

Важно! Если станок с автоматической подачей, то в нем есть ходовые винт и валик. Они используются для выполнения работ высокой сложности.

Суппорт – это характерный элемент любого токарного станка, с помощью которого осуществляется перемещение режущего инструмента в продольном, поперечном и наклонном направлении. Продольное движение по салазкам станины производит каретка, поперечное совершает верхняя часть суппорта. Резцедержатели (одно или многоместные) устанавливаются в верхнюю часть суппорта.

За корпусом фартука находятся механизмы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Управление фартуком вынесено на корпус станка, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

В заднюю бабку закрепляется деталь на шпинделе, поэтому этот элемент подвижный. Деталь состоит из двух частей: нижней – плиты и верхней – держателя шпинделя. Задняя бабка движется по станине и может быть зафиксирована в любом месте благодаря рычажной рукоятке. Конус задней бабки называется пиноль. В нем крепится инструмент или приспособление. Также задняя бабка служит второй опорой при обработке длинных деталей.

Каретка

Каретка предназначена для продольного движения суппорта по салазкам станины. От ее исправности зависит свободное движение этого элемента.

Вал

Вал вращения шпинделя имеет две ручки включения. При среднем положении ручек он выключен. Положение вверх – вал вращается против часовой стрелки (рабочее движение), положение вниз – вал вращается по часовой стрелке (обратное движение).

Конструкция и принцип работы

Большинство токарных станков имеют схожую конструкцию и имеют одни и те же элементы. Отличаются они только габаритами и расположением некоторых деталей.

На токарных станках производится в результате вращения обработка деталей режущим инструментом. При поступательном движении резца с поверхности заготовки снимается слой металла, ей придается нужный вид и форма. Современные станки обладают высокой точностью, резьба может быть нарезана любого профиля.

Принцип работы токарного станка состоит в следующем:

• инструмент для работы вставляется в пиноль задней бабки;
• задняя бабка должна быть установлена в соответствии с размерами детали; она передвигается по направляющим станины;
• между передней и задней бабками располагается суппорт, в процессе работы он перемещается по направляющим с помощью каретки;
• резцедержатели подбираются в зависимости от размера детали, они могут быть как одиночными, так и предназначенными для нескольких резцов.

Разновидности и конструктивные особенности

Станком на самом деле очень много и выполняют они всевозможные операции по обработке металла, но мы наведем самые известные виды

Многорезцовые

Предназначены для обработки сложных деталей, сделанных из труб, фасонного профиля или прутков разного сечения. Многорезцовые или многошпиндельные станки в основном используются при серийном производстве.

Производимые операции:

• сверление;
• резьба;
• точение;
• подрезка;
• растачивание;
• зенкерование;
• развертывание.

Многорезцовые станки обладают высокой производительностью благодаря большой площади приводного механизма, жесткости конструкции, способности выполнять несколько операций одновременно.

Группа станков для работы с крупногабаритными деталями и заготовками. Детали, обрабатываемые на них, отличаются небольшой длиной, но значительной массой и диаметром.

Особенности карусельных моделей:

• используются для обработки поверхностей конической или цилиндрической формы;
• выполняются пазы различной конфигурации;
• также можно сделать шлифовку, фрезеровку, подрезку торцов;
• нарезка резьбы.

Помимо основных элементов любого токарного станка, данный вид имеет дополнительное оборудование:

• стол с планшайбой;
• стойки для передвижения траверсы.

Затыловочные

Станки предназначены для обработки задних поверхностей зубьев инструментов. Также на нем можно выполнять и другие токарные работы. Отличает затыловочный станок особая конструкция суппорта. Затылование детали производится следующим образом:

• вращательное движение детали;
• возвратно-поступательное движение режущего инструмента к детали.

Наиболее распространенная группа станков. Широко используются в серийном и единичном производстве. Винторезные модели можно встретить и в мастерских, и в школах, и на любом производстве. Они отличаются простотой эксплуатации и обслуживания.

СПРАВКА! Токарно-винторезный станок является универсальной моделью для всевозможных обработок металлических заготовок. На нем можно выполнять различные виды резьбы: модульную, дюймовую, метрическую.

Конструктивные элементы:

• станина;
• передняя и задняя бабка;
• суппорт;
• фартук;
• коробка подач.

Револьверный

Станки револьверной группы рассчитаны на обработку деталей из калиброванного прутка. Операции, которые могут выполняться на данном оборудовании:

• точение;
• расточка;
• фасонное точение;
• зенкерование;
• сверление;
• формирование резьбы;
• развертывание.

СПРАВКА! Название станков данной группы происходит из-за специального держателя. Он может быть приводным или статическим. Приводной тип дает больше возможностей для проведения различных операций.

Универсальный

К универсальным токарным станкам относятся винторезные станки, так как на них можно выполнять практически любые операции по металлу.

Основные технические характеристики универсального станка:

• скорость вращения (количество оборотов);
  класс точности; он указывается в маркировке изделия буквами С, В, Н, А, П;
• число передач;
• каких размеров детали можно устанавливать;
• вес и габариты станка;
• величина подачи и максимального перемещения по оси.

Варианты и расшифровка вариантов модификаций

Маркировка оборудования показывает, какими особенностями оно обладает, его сферу применения.

Токарные станки имеют буквенное и числовое название. Буквенные обозначения характеризуют его конструктивные особенности: уровень автоматизации, степень точности обработки, модификацию, тип ЧПУ.

Значение букв в маркировке приборов:

• С – особая точность.
• В – высокая точность.
• Н – нормальная точность.
• А – особо высокая точность.
• П – повышенная точность.

Цифры обозначают:

• первая цифра 1 указывает на то, что это токарный станок;
• вторая цифра обозначает тип устройства;
• третья и четвертая – показывают особенности обработки.

Например, 16К20Т обозначает:

• 1 – токарный станок;
• 6 – тип лобовой;
• 20 – 200 мм основной параметр;
• Т – модифицированный.

Строение и применение ЧПУ

Современный токарный станок имеет числовое программное управление (ЧПУ). Применение электрической схемы и видоизменение основных узлов позволяет добиться высокой точности обработки.

Особенности станков с ЧПУ:

1. При выборе оборудования нужно учитывать данные, указанные в ГОСТе. Там указываются класс точности и другие параметры.
2. Устройство имеет сложную электрическую схему и мини-блок управления.
3. Несмотря на свои небольшие размеры и вес, модели могут выдерживать большую нагрузку.
4. Прибор имеет блок, на который выводится вся информация. Для этого применяются языки программирования, установленные стандартом.
5. Оборудование небольших размеров и высокой точности востребовано. На нем производятся детали для электроники и бытовой техники.

Схемы элементов и частей

Конструкцию агрегата можно рассмотреть на схеме токарно-винторезного станка, как наиболее распространенного, и его частей.

Электрическая схема 16К20

Кинематическая схема 16К20

Какие детали может обрабатывать

На токарных станках могут обрабатываться детали, имеющие вид тела вращения. К ним относятся:

• валы;
• оси;
• диски;
• цапфы;
• фланцы;
• муфты;
• кольца;
• втулки;
• гайки и т. д.

Кроме этого, можно сделать нарезку внутренней и наружной резьбы, точение и растачивание различных поверхностей, подрезание торцов, точение внутренних и наружных канавок, сверление, развертывание отверстий и т. д.

Как видим, токарный станок служит для множества операций и необходим в любом производстве. Рассматривая различные виды оборудования, нужно иметь в виду, что возможность установки дополнительного оборудования позволяет значительно расширить производимые операции.