Станки

Токарное дело

15.08.2018

У истоков

Идея о том, что заготовке можно придать необходимые размеры и форму при помощи снятия стружки зародилась в незапамятные времена. Самый первый примитивный токарный станок, известный ученым, датируется еще VII веком до нашей эры. В импровизированные тиски, установленные на вращающейся основе, зажималась деревянная, костяная или роговая заготовка. Подмастерье или раб вращали конструкцию в разные стороны, а мастер при помощи резца придавал детали желаемые размеры и конфигурацию, прикасаясь режущим инструментом ко вращающейся заготовке.

Разумеется, подобный станок был крайне несовершенен. Он не позволял добиваться приемлемой точности, а физическая сила человеческих рук существенно затрудняла обработку, делая ее долгой, трудоемкой и недостаточно точной.

Ручные резцы по дереву

Резцы для резьбы по дереву – это обязательный инструмент в арсенале мастера, который занимается изготовлением декоративных предметов из древесины. Эти инструменты бывают различных типов и форм, что оказывает влияние на специфику обработки некоторых деталей.

Некоторые считают, что мастера-виртуозы работают одним-двумя резцами, но, на практике оказывается ясно, что добиться наилучшего результата и обеспечить легкую работу поможет только полный набор специальных столярных инструментов, в котором должны быть стамески с лезвиями самых разных форм.

Среди инструментов для резки древесины можно выделить:

ножи-косяки – это категория резцов по дереву, которые имеют короткие треугольные лезвия. У них может быть различный угол скоса режущей поверхности, вследствие чего они пригодны для создания сложных рельефных рисунков. Подобные универсальные ножи для древесины имеют три функциональных участка: лезвие, носок и пятку
стамеска – это главный и самый востребованный столярный инструмент для фигурной обработки. Она имеет удлиненный стержень и режущую кромку по краю стержня. Стамески бывают плоские, уголковые, полукруглые, скобчатые и обратные. Таким различными устройствами можно вырезать канавки и выемки разной глубины, а также придавать заготовке конкретную текстуру и объем. Полукруглые стамески предназначены для объемной резьбы
клюкарзы являются приспособлениями для ручной чистовой резки, у них есть два загиба по 120 градусов. Они имеют сильно изогнутую рабочую часть, которая позволяет добиться четкого рельефа деталей. Как и стамески, клюкарзы имеют различные по форме лезвия. Может быть скобчатая, прямая, полукруглая, «ласточкин хвост», «козья ножка» и другие клюкарзы
ложкорезы – инструменты, которые имеют форму кольца или полукольца. Их главная задача – вырезать ложки
клёпики существуют разнообразных размеров. Они имеют три формы заточки: листик, меч и ноготок. Они необходимы для работы в плоскорельефной и объёмной резьбе. При помощи таких инструментов можно зачистить фон в труднодоступных местах. Ноготки отличаются от обычных клёпиков формой заточки. При отсутствии ноготков, зачастую, невозможна красивая чистая резьба
гейсмусы, зачастую называют уголками, однако это заблуждение. Наиболее удобный угол загиба – 45 градусов
штихеля всегда имеют угол загиба в 15 градусов. Рукоятки имеют форму грибка. Штихеля используются в различных видах резьбы.

Что можно изготовить?

Опытный мастер с помощью токарного станка может изготовить огромное количество предметов, начиная от простых реек и заканчивая изысканными предметами мебели.

Салатницы

В зависимости от размера заготовки можно сделать более глубокие салатницы или плоские. Работа в любом случае требует терпения и фиксации заготовки на одном конце.

Коробочки

Эти изделия требуют большего мастерства от токаря. Но в результате можно получить настоящее произведение искусства.

Ножки для мебели

Здесь фантазия мастера безгранична

Комбинируя разные декоративные моменты, можно сделать поистине изящные ножки, которые будут привлекать всеобщее внимание и восхищение

Игрушки

Куклы, медведи, и, конечно, матрешки – это все в руках опытного токаря может получиться из простой деревянной болванки.

Кубки

Деревянный кубок подойдет в награду победителю и украсит полку любого серванта. Дополнительно можно выжечь памятную надпись.

Вазы

Деревянные вазы, выполненные на токарном станке, отличаются разнообразием форм и украшений. В них цветы всегда смотрятся на порядок красивее, а атмосфера ближе к натуральной.

Выбор электродвигателя для деревообрабатывающих операций

Не менее важным элементом станка является двигатель. Основной характеристикой, которой необходимо уделить достаточно внимания является мощность. Независимо от типа двигателя — однофазный или трехфазный, мощность может колебаться от 1200 до 2000 Вт.

Отлично подходят двигатели:

От стиральной машины, если токарный станок необходим для работ небольшого объема и размер заготовки не будет превышать 30–40 см, в данном случае точная максимальная длина подбирается опытным путем. Подобные двигатели способны помогать в обработке мелких изделий, посуды, небольшие набалдашники на лестницу и тому подобные элементы интерьера.

Некоторые модели стиральных машин оборудованы асинхронным электромотором, в котором, меняя обмотку, можно ступенчато менять скорость вращения вала. Подобные двигатели ставят также в напольные вентиляторы, только там они меньшей мощности порядка 40–100 Вт. Такого мотора хватит для мини-станка для мелких бытовых изделий.

Двигатель от стиральной машины выдает около 300–500 Вт, этого более, чем достаточно для средних нужд токаря по дереву. Моторы в стиральных машинах намного лучше подходят для токарных работ, так как в самом приводе узлы подшипников рассчитаны на большие нагрузки на излом вала. Это даст возможность обрабатывать стволы с небольшим отклонением от цилиндрической формы.

Применяемый режущий инструмент

Сегодня на большинстве производственных и ремонтных предприятий применяются так называемые токарно-винторезные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они обладают достаточной степенью универсальности, позволяют успешно решать большинство задач. При этом их размеры и стоимость относительно невелики. В последнее время все чаще можно встретить оборудование, оснащенное современными мощными компьютерными системами управления.

Что же касается режущего инструмента, то он отличается весьма широким разнообразием. Резцы, хотя и с большой долей условности, принято подразделять на несколько больших основных групп.

По форме:

прямые;
отогнутые;
лезвия с оттянутой рабочей поверхностью.

Такие резцы могут иметь различную форму и калибр, а также могут быть правыми (двигающимися от задней бабки к передней) и левыми (перемещающимися в обратном направлении).

Читать также: Класс точности и предел измерения

По назначению:

проходные, предназначенные для обработки плоских торцевых участков;
подрезные, обеспечивающие точение поверхностей, расположенных перпендикулярно оси вращения заготовки;
фасонные, для получения заданного профиля детали;
расточные для отверстий;
резьбовые;
отрезные;
канавочные.

Резец тщательно подбирается в соответствии со сложностью работ, размером детали, поставленными задачами и сложностью обработки конкретной детали. Именно от выбора режущего инструмента зависит точность исполнения, скорость проведения обработки, скорость вращения шпинделя станка и многие другие аспекты.

Какими бы ни были современные технологии, какие бы ни появлялись инновационные материалы, применяемые в различных отраслях и сферах, токарная обработка изделий из металла, дерева, пластика, композитов продолжает сохранять свое важнейшее значение при осуществлении самых разнообразных строительных, производственных или ремонтных процессов.

Требования к различным деталям и раньше достаточно строго регламентировались разнообразными ГОСТами, ТУ, другими нормативами и лекалами. В наши дни эти требования продолжают ужесточаться, как в плане сложности конфигурации и параметров, так и в части требований идеальной точности.

Нет никаких сомнений в том, что еще очень долгое время профессия токаря будет одной из самых востребованных в производственной сфере. А с учетом все более усложняющегося уровня оснащения специализированной техники, станков и оборудования, эта профессия будет требовать все более высокого уровня квалификации работников, глубоких теоретических знаний и богатого практического опыта.

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.

На автомате:

● Разработать проект, ввести данные в систему управления.
● Включить токарный станок.
● Следить за правильным исполнением процедуры.

Для ручного производства:

● Произвести включение двигателя.
● С помощью коробки скоростей выбрать оптимальное число вращений в секунду.
● Ручками и колесом управлять за передвижением суппорта, срезая нужный размер верхнего слоя.

Также на разных этапах должен проводиться контрольный замер. Затем можно произвести шлифовку.

ТОКАРНОЕ ДЕЛО

Силы, действующие на резец

В результате сопротивления срезаемого слоя металла деформации сжатия, трения стружки о переднюю поверхность резца и некоторых других причин возникает сила резания.

При работе токарного резца (рис. 13) эта сила разлагается на три составляющие — собственно силу резания Р_z, силу подачи Р_x и радиальную силу P_y.

Сила резания Р_z, касательная к поверхности резания, действует в направлении главного движения. Сила Р_x действует в направлении подачи. Радиальная сила Р_y перпендикулярна к подаче. Все три силы измеряются в килограммах (кГ).

Рис. 13. Силы резания при точении

Если силу Р_z принять за единицу, можно считать, что сила Р_x при достаточно остром резце изменяется в пределах от 1/8 до 1/4 величины силы Рz, а сила Р_y — от 1/4 до 1/2 величины той же силы.

Зависимость силы резания от условий работы резца

На величину силы резания влияют обрабатываемый материал, площадь среза и его форма, углы резца, скорость резания и ряд других менее существенных факторов.

Влияние на силу резания обрабатываемого материала видно из следующих сопоставлений. Силы резания при обработке стали средней твердости примерно в 2,2 раза больше, чем при резании чугуна средней твердости. Сила резания при обработке самой мягкой стали значительно меньше силы резания при обработке самой твердой стали. При обработке чугуна различных твердостей эта разница не так велика.

Сила резания возрастает с увеличением площади среза. Если при этом увеличение площади среза получается за счет увеличения глубины резания, сила Р_z возрастает пропорционально глубине резания. При увеличении подачи сила Р_z также возрастает, но медленнее. Так, например, если увеличить глубину резания вдвое, сохранив ту же подачу, сила резания увеличится также вдвое. Но если, не изменяя глубины резания, увеличить в два раза подачу, сила резания возрастет не в два раза, а несколько меньше. Это объясняется тем, что при сравнительно большой подаче не происходит столь значительной деформации металла, как это имеет место при малой подаче.

Сила резания получается различной при одинаковых площадях среза, но разных их формах. Она меньше при больших значениях толщины среза, чем при меньших. Например, сила резания при глубине 4 мм и подаче 2 мм/об несколько меньше, чем при глубине резания 8 мм п подаче 1 мм/об, несмотря на то, что площадь среза в обоих случаях одинакова и равна 8 мм2. Это объясняется также разной степенью деформации металла в срезаемом слое.

С уменьшением переднего угла резца, т. е. с увеличением угла резания, сила резания возрастает, так как при этом увеличивается угол клина, которым является резец.

При увеличении главного угла в плане примерно до 50—55° сила резания уменьшается. С дальнейшим увеличением этого угла сила резания возрастает. Изменение величины силы резания, вызываемое изменением главного угла в плане, незначительно. При увеличении радиуса закругления вершины резца сила резания возрастает, но также незначительно. Затупление резца вызывает увеличение силы резания.

Влияние на силу резания скорости резания имеет особый характер. Например, при обработке стали средней твердости со скоростью 20—30 м/мин сила резания почти не изменяется. Она достигает наибольшей величины при скорости резания 50—70 м/мин. Очень заметно снижение силы резания при скорости резания от 100 до 150 м/мин. При скорости резания 250 м/мин и выше сила резания почти не изменяется.

Маслянистые вещества, содержащиеся в охлаждающей жидкости, проникая в микроскопические трещины деформируемого резцом металла, уменьшают силы трения, появляющиеся в зоне образования стружки. Благодаря этому сопротивление резанию уменьшается. Чем больше в охлаждающей жидкости содержится масла, тем существеннее ее влияние на силу резания.

Особенности работы на токарном станке по металлу

Чтобы создавать качественные изделия на токарном станке, нужно учитывать некоторые особенности и рекомендации опытных мастеров. Советы по использованию и обслуживанию:

Прежде чем начать работу требуется проверить крепления основных деталей, резцов и заготовки

Они не должны двигаться при касаниях
Также важно уделить внимание первичной настройке.
Не рекомендуется класть на станину посторонние предметы или инструменты.
После выключения станка рабочую поверхность и резцы нужно продуть с помощью компрессора.
Подвижные элементы требуется смазывать для предотвращения застреваний.
При работе с заготовками необходимо надевать защитные очки, чтобы избежать попадания стружки в глаза.. После завершения работы нужно почистить станок от скопившейся грязи и отходов производства

Нельзя работать повреждённым резцами, свёрлами и фрезами. Станки с числовым программным управлением требуют постоянной диагностики. Работать за ними могут люди с опытом программирования. Оператор настраивает программу, по алгоритму которой будут двигаться подвижные элементы и работать двигатели

После завершения работы нужно почистить станок от скопившейся грязи и отходов производства. Нельзя работать повреждённым резцами, свёрлами и фрезами. Станки с числовым программным управлением требуют постоянной диагностики. Работать за ними могут люди с опытом программирования. Оператор настраивает программу, по алгоритму которой будут двигаться подвижные элементы и работать двигатели.

Урок №1. Устройство и принцип работы токарного станка с ЧПУ (CNC). Токарные станки являются ключевым оборудованием на различных видах производства. С их помощью можно совершать ряд операций, которые облегчают труд человека.

Неисправности токарного станка

В процессе работы любому токарю рано или поздно придется столкнутся с непредвиденными ситуациями при работе на токарном станке.

Возможные ситуации при работе на токарном станке

Самопроизвольная остановка токарного станка во время работы, во время отключения электропитания или механической неисправности;
Сталкивания вращающихся элементов с элементами суппорта;
Проворот детали в патроне;
Вырыв детали из зажимных приспособлений токарного станка;

Неисправности токарного станка могут быть выражены в посторонних шумах, запахом горящей электропроводки и т.д.

Отлучатся от токарного станка запрещено (нельзя оставлять токарный станок без внимания).

Для экстренной остановки обработки детали следует быстро отвести резец от детали, отключить подачу, остановить шпиндель и выключить главный двигатель. При остановке шпинделе главное не включить обратные обороты, а включить именно нейтральное положение. О неисправностях токарного станка следует сразу же доложить руководству.

Процесс работы при креплении между двумя центрами

Одним из наиболее популярных способов работы на токарном станке является вытачивание детали, закрепленной между передней и задней бабкой. Подобным методом можно изготавливать различные изделия, в том числе достаточно большого размера. Помимо универсальности, этот способ отличается безопасностью, его рекомендуют для обучения работе на токарном станке по дереву начинающих токарей.

Обтачивание до цилиндрической формы

Используя полукруглый резец с ровной режущей кромкой, выполняют выравнивание детали. Начиная с одного конца заготовки, без сильного нажима, медленно и аккуратно снимают избыточный материал. Не надо гнаться за скоростью, эта работа не терпит суеты. В результате с поверхности должны исчезнуть все плоскости, а заготовка должна обрести форму правильного цилиндра требуемого диаметра.

Выравнивание плоским резцом

После того как болванке придана форма правильного цилиндра, токарный станок отключают. Поскольку в процессе работы было снято некоторое количество материала, заготовка стала тоньше, следовательно, нужно пододвинуть подручник ближе.

Дальнейшее выравнивание выполняют с помощью косого плоского резца. Это простой и эффективный прием. Полотно резца упирается на подручник, его поддерживают одной рукой, второй держат за ручку, немного приподымая инструмент для противодействия вращению заготовки.

Время от времени станок отключают, с помощью штангенциркуля контролируют диаметр детали.

Использование отрезного резца

Данный тип резцов применяют в случае необходимости отрезать заготовку из дерева определенной длины. Он оставляет идеально ровный срез, практически не требующий последующей шлифовки.

Чтобы срез получился точным, рекомендуется предварительно поставить пометку на детали. Для этого подойдет обычный карандаш. Удерживая резец перпендикулярно заготовке, с легким нажимом его вдавливают в древесину. Срез делают не на полную глубину, оставляют тонкую шейку, которую впоследствии срезают ножом или пилой.

Выполнение декоративных элементов

Основные декоративные элементы, которые изготавливают на токарном станке, – это валик и желобок. Чаще всего между ними оставляют цилиндрический поясок. Комбинируя эти три несложные детали, можно вытачивать самые разные изделия из дерева: от карнизов до элементов мебели.

Работать будет проще, если выполнить предварительную разметку. Для этого достаточно линейки и простого карандаша. Пометки делают при выключенном станке, а когда заготовка начнет вращаться, их наводят с помощью того же карандаша. Достаточно поднести грифель к вращающейся поверхности, линия получится отчетливой и контрастной.

Работу начинают с того, что резцом проделывают канавку чуть в стороне от намеченной линии. Глубина канавки примерно 3 мм. Наклоняя режущую часть в одну сторону и в другую, расширяют канавку.

Остается придать валику правильную форму, для этого резец устанавливают точно посредине канавки и медленно проворачивают ручку, позволяя режущей кромке снимать лишнюю древесину. Точно так же делают другую сторону валика.

Создавать желобки удобно с помощью полукруглого резца. Медленно передвигая его по заготовке между пометками, снимают лишнюю древесину, постепенно увеличивая глубину выемки. Придать законченность желобку можно с помощью косого резца. Им формируют переход от желобка к валику или цилиндрическому пояску.

Методика работы для начинающих

Неопытные мастера допускают несколько основных ошибок при работе на токарном станке по дереву

При этом важно, что каждый метод работы имеет свои нюансы и опытный специалист их знает

При креплении между двумя центрами

Это один из наиболее популярных методов работы на токарном станке. Он заключается в вытачивании детали, которая закреплена между передней и задней бабкой. Так можно изготовить различные изделия даже большого размера. Это оптимальный метод для начинающих мастеров.