Токарный станок с ЧПУ по металлу

Критерии выбора

Покупка хорошего токарного станка для работ по металлу – дорогостоящее ответственное дело. Перед принятием решения следует трезво оценить необходимость и параметры оборудования, чтобы окупить потраченные деньги и получить желаемую прибыль от бизнеса. Большим спросом для работы в быту или в мастерской пользуются универсальные модели с числовым программным управлением.

Выбор модели определяется объемом работ, максимальными длиной и диаметром заготовок, с которыми придётся иметь дело. От размеров деталей подбираются технические характеристики станка, указанные в техпаспорте.

Рассмотрим важные параметры при выборе токарного станка нужной модели:

1. Питание. Все токарные станки работают от переменного электрического тока. Большинство моделей для быта являются однофазными и подключаются к сети с напряжением 220 В. Но встречаются агрегаты, работающие от линии 380 В. Они более мощные, производительные, применяются в токарных цехах, автомастерских. Трёхфазное оборудование можно подключить к 220 В через специальные пускатели.

2. Мощность электродвигателя. Она определяет производительность оборудования, типы работ. Настольные модели имеют мощность до 400 Вт. Они имеют ограниченные возможности и набор операций. Промышленные, мощностью более 7000 Вт, справляются с работами любой сложности и точности.

3. Диаметр обработки над суппортом и станиной, высота центров станка и РМЦ (расстояние между центрами). Если детали имеют максимальную длину 450 мм, то РМЦ должно быть не менее 500 мм. Иначе деталь не поместиться в станок. Если максимальный диаметр заготовки 300 мм, то диаметр обработки над суппортом должен быть больше этого значения. Иначе деталь заблокирует работу станка.

4. Масса. Бытовые станки весят в 50-200 кг. Есть мини-модели весом 30 кг. Они не занимают много места, имеют ограниченный функционал, низкую точность работы. Оптимальный вес для бытового оборудования – не менее 80 кг. При таком весе станок обеспечит высокое качество обработки, будет иметь необходимый набор функций.

5. Габариты. Для бытового оборудования этот показатель играет важную роль. Это стационарный агрегат, которому обычно отводится определённое место в помещении. Его располагают так, чтобы на нём было удобно работать, чистить, обслуживать с соблюдением правил техники безопасности.

6. Количество скоростей и способ их регулировки. Переход от одной скорости к другой может быть плавным или ступенчатым. Скорости определяются частотой вращения шпинделя. Максимальное число оборотов влияет на скорость обработки деталей. Средняя частота вращения – 500-2500 об/мин. Оптимальное для работы количество скоростей при ступенчатой регулировке равно 10-15.

7. Перечень операций. Показатель определяет необходимость приобретения нужной модели. Возможность расширения функций за счет покупки дополнительного оборудования повышает ценность агрегата.

8. Литая станина. Она должна быть без трещин и сколов, чтобы выдерживать максимальную нагрузку на оборудование. Чугун – оптимальный сплав для изготовления станины.

9. Обратный ход. Функция, которая отсутствует в некоторых моделях. Её наличие облегчает работу с металлом.

10. Гарантия и ремонт. Любой механизм может дать сбой, поэтому наличие гарантии на узлы и детали имеет большое значение. Профилактическое обслуживание, возможность ремонта – дополнительные преимущества того или иного бренда.

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

11. Цена. Мощность, габариты, количество функций, производительность, бренд – основные факторы, определяющие цену токарных станков. Продукция малоизвестных производителей может не уступать по качеству известным брендам, но выигрывать в цене.

Критерии выбора аппаратуры

При выборе подходящей аппаратуры необходимо ориентироваться на объем производства, на задачи, которые должен выполнять аппарат, а также на используемый материал.

Для работ по дереву

При выборе станка для работы по дереву необходимо ориентироваться на следующие показатели:

1. Размер станка. Обычно от этих параметров зависит размер возможной обрабатываемой заготовки, а также площадь обработки. Габариты стола должны перекрывать максимальные габариты заготовки.
2. Вид и мощность шпинделя. Это также зависит от работы, которую будет производить станок. Для обработки накладных, резных элементов достаточно шпинделя с мощностью до 2.3 Квт. Для фрезерования древесины на глубину в 7 см мощность шпинделя должна быть не меньше 2.9 кВт.
3. Высота обрабатываемого изделия.
4. Способ управления станком. Всего их три: порт и компьютер, пульт управления и компьютер, автономный пульт.

Выбор фрезерного оборудования

Для выбора фрезерного станка нужно обращать внимание на систему охлаждения шпинделя, а также надежность станка и его дополнительные возможности. Шпиндель и его параметры является наиболее важным устройством в фрезерном станке

Важна мощность детали, его частота вращения при фрезеровании.

Конструктивные особенности

Металлообрабатывающие устройства с ЧПУ состоят из нескольких ключевых элементов, которые настраиваются через программу, работают в автоматическом режиме. Основные узлы станков с автоматизированным управлением:

1. Литая станина, которая является основанием, гасящим вибрации, возникающие во время рабочего процесса. На ней устанавливаются остальные детали.
2. Направляющие скольжения, предназначенные для перемещения рабочей части агрегата.
3. Система ЧПУ, шаговые двигатели, дисплей, панель управления.
4. Электродвигатель со шпинделем как главный механизм станка.

Конструкция металлообрабатывающего устройства

Обрабатывающий центр 1728С

Это часто встречающийся аппарат, который способен выполнять несколько разных функций:

• работа сверлом непосредственно прямо и под необходимым углом;
• фрезеровка контурная и стандартным методом;
• заточка и расточка.

Обработка необходимой детали происходит в патроне или в его центре. Точность при обработке обеспечивается за счет особенностей механизмов:

1. Главные узлы отличаются прочностью и устойчивостью к вибрациям.
2. Подшипники в этом устройстве имеют высокую точность.
3. Специфические термосимметричные элементы помогают предотвратить деформацию, вызванную колебанием температур.
4. Система числового управления отличается надежностью и налажена по последнему слову техники.

Данная конструкция помогает обработать различные детали диаметром до 40 см и длиной до трех метров.

Устройство токарного станка

токарный станок по металлу

Чтобы лучше понять принцип работы оборудования изучим строение его главных механизмов:

• передняя шпиндельная бабка;
• станина;
• гитара сменных колес;
• фартук;
• коробка подач;
• суппорт;
• задняя бабка;
• коробка с электрооборудованием.

Передняя бабка металлообрабатывающего станка представляет собой металлическую деталь, обычно из чугуна, в которой располагается переключатель скоростей и главная рабочая часть — шпиндель. На бабке крепится болванка будущей детали. Коробка скоростей принуждает деталь вращаться. Основной компонент передней бабки — это вал в виде металлической трубки — шпиндель. Вал оканчивается резьбой особого размера для крепления патрона (используются поводковые, а также кулачковые типы) либо планшайбы, которая удерживает деталь. Здесь же находится прорезь в виде конуса для установки переднего центра. В шпинделе есть сквозное отверстие, сюда вставляют прут при необходимости его обработки. Для вращения шпинделя в передней бабке установлены подшипники, движение передается заготовке. В обычных станках используются подшипники скольжения, а в скоростных — роликовые или шариковые (качения). Именно от правильного движения шпинделя зависит точность обработки детали на станке.

Таблица переключателя вращения шпинделя

На внешней стороне стойки находится переключатель скоростей и информационная таблица. В таблице разъясняется, в какое положение устанавливать переключатель, чтобы получить требуемую скорость (число оборотов за минуту) вращения шпинделя.

Гитара сменных колес это устройство, контролирующее характер шагового движения при нарезке резьбы. Каждый тип нарезки соответствует определенному набору зубчатых сменных колес. Такой механизм можно обнаружить на токарно-винторезном оборудовании старого образца. Он управляет движением резцедержателя.

Коробка подач — одна из основных частей механизма передачи, которая от шпинделя подает движение на суппорт. На этом участке скорость кручения движущихся элементов меняется, благодаря чему суппорт передвигается с необходимой скоростью в поперечном или продольном направлении.

Фартук — преобразовывает вращение вала хода в движение суппорта в обоих направлениях.

Станина (подставка) — основание машины, обычно выполняется из тяжелого металла (чугуна). Крепится на пару толстых столбов. Верхние части подставки — пара гладких рельс и пара направляющих в виде призмы, по ним перемещаются задняя бабка и суппорт.

Суппорт — это устройство токарного станка по металлу , передвигающее резцедержатель вместе с вставленным инструментом в любом направлении по отношению к оси токарного механизма: продольном, наклонном или поперечном. Наличие суппорта освобождает токаря от необходимости удерживать инструмент в руках. Движение в нужную сторону инструменту можно придать вручную или механически. Части суппорта:

• устройство поперечных салазок;
• каретка, двигающаяся по рельсам подставки;
• фартук с устройством преобразования кручения валов хода и винта в перемещение суппорта;
• устройство резцовых салазок;
• устройство резцедержателя.

Задняя бабка нужна чтобы закрепить свободный конец крупной детали из металла во время работы. На нее крепятся и дополнительные инструменты, например, сверла.

Короб с электрическими частями содержит кнопки, рукоятки и тумблеры для пуска и остановки металлообрабатывающего станка, электромотора, управления устройствами подач и оборотов, надзора над устройством фартука.

Кроме перечисленных частей в механизме токарного станка могут применяться хомуты, цанги, планшайбы, оправки, люнеты. Не в каждом станке присутствуют описанные выше части. Так, в станках для нарезки резьбы на детали нет коробки подач, вместо нее работает гитара и зубчатые колеса. У других устройств узел подач состоит из пары механизмов.

Суппорт

Суппорт токарного станка по металлу предназначается для закрепления резцов, управления ими и для их передвижения по станине. Расположен суппорт на станине токарного станка между передней и задней бабками.

Суппорт токарного станка состоит из:

1. Рукоять вала поперечной каретки.
2. Продольная каретка.
3. Вал поперечного движения.
4. Поперечная каретка.
5. Болт-фиксатор поворота верхней каретки.
6. Верхняя каретка.
7. Резцедержатель.
8. Рукоять-фиксатор резцедержателя.
9. Вал верхней каретки.
10. Рукоять движения верхней каретки.

В состав суппорта большинства станков входит фартук, который крепится к нижней плоскости каретки продольного движения и предназначается для выполнения механической подачи резца при обработке заготовки. Конструкция фартука позволяет токарю переключить суппорт с механической подачи на ручную и наоборот.

Фартук суппорта

Для переключения вида работы, токарю достаточно нажать кнопку 3 на фартуке суппорта. Кнопка сдвигает зубчатое колесо ручной подачи, и оно выходит из зацепления с зубчатым колесом червячной передачи. Одновременно шестерня рейки входит в зацепление с зубчатой рейкой, делая плавным вращение рукояти ручной подачи, которую токарь крутит рукой. Суппорт с закрепленным в резцедержателе инструментом, медленно

и плавно движется в сторону вращения рукояти.

Цифрами обозначены элементы:

1. Рукоять подачи вручную.
2. Вал «хода» суппорта.
3. Кнопка подачи от вала «хода».
4. Зубчатое колесо подачи вручную.
5. Шестерня рейки.
6. Шестерня мехподачи.
7. Зубчатая рейка.
8. Шестеренка червячной передачи.
9. «Червяк».
10. Разборная гайка.
11. Ходовой винт.
12. Рукоять, включающая движение при нарезке резьбы.
13. Рычаг включения механической подачи.

При нарезании резьбы токарю необходимо повернуть вниз рукоять 12. При этом на ходовом винте замыкается разборная гайка, и фартук вместе с суппортом начинают двигаться в сторону вращения ходового винта. Движение суппорта, с закрепленным в нем инструментом, за счет вращения ходового винта позволяет сохранить шаг резьбы, создавая продукцию высокого качества.

Изготовление токарного станка по металлу своими руками

Процесс изготовления токарного станка по металлу своими руками, как и процесс промышленного производства имеет несколько этапов. Каждый этап по-своему важен, как важна и последовательность этапов при создании конструкции.

Начальный этап – проектирование. Он начинается с разработки концепции компоновки устройства, его технических параметров и создания технической документации.

Этап практического изготовления включает в себя разметку материала, резку, подгонку и создание первоначальной модели. Далее, идет процесс наладки и подгонки узлов и деталей. Так что говорить о конкретных сроках, за которые можно самостоятельно собрать рабочий токарный станок своими руками не стоит.

Проектирование и чертежи настольного токарного станка

Проектирование подобного рода изделий рекомендуется делать на основе тех задач, которые планируется выполнять на это оборудовании. Чаще всего за основу берутся простые, не требующие высокой квалификации и дорогостоящего оборудования виды работ:

• Гладкая черновая и чистовая обработка цилиндрических деталей;
• Точение ступенчатых фасонов заготовок;
• Обработка конусных поверхностей;
• Формирование уступов, канавок с прямыми и наклонными поверхностями;
• Расточка цилиндров и конусов;
• Нарезание различного вида резьбы;
• Обработка кромок отверстий;
• Формирование рифлёной поверхности;
• Отрезание заготовок.

Определяем необходимые размеры

Вторым важным моментом выступает то, каких размеров заготовки будут обрабатываться при помощи этого станка. Для того чтобы заниматься моделированием достаточно небольших размеров, этот вариант мини станка может иметь небольшие размеры, и целиком помещаться на обычном письменном столе.

Для оборудования, которое планируется применять для обработки заготовок диаметром 50 мм и длиной до 500 необходима будет станина минимальной длины в 750 мм. А для работы с заготовками большей длины потребуется еще и отдельное основание. Простой деревянный стол устройство массой 50-70 кг попросту не выдержит.

Создаем необходимую проектную документацию

Увы, без разработки чертежей при постройке станка своими руками не обойтись. В принципе профессионально вычерчивать все узлы и детали смысла нет, а вот сделать технический рисунок, в котором учесть расположение деталей, способ их соединения и крепления все-таки стоит. При разработке отдельно нужно просчитать размеры станины и всех деталей, которые будут собираться из металлопроката. На рисунках нужно отметить точки соединений, места сверления отверстий и способ фиксации отдельных подвижных узлов. В качестве отдельного документа нужно оформить кинетическую схему станка и схему подключения электрооборудования. Кинетическая схема подразумевает то, как будут расположены шестерни или шкивы коробки передач, и как будет осуществляться изменение скорости вращения шпинделя. А электрическая схема даст возможность правильно подключить электрооборудование.

Совет: отличным подспорьем в качестве наглядного пособия по разработке чертежей могут служить старые советские технические журналы для технического творчества.

Выбор электродвигателя для станка

Среди узлов самодельного станка электродвигатель один из немногих элементов который все-таки придется приобретать в уже собранном виде. Для оснащения маломощных мини-станков для моделирования и несложных работ подойдут небольшие электродвигатели мощностью до 500 вт. Более мощные и высокооборотистые типы двигателей можно устанавливать на станки для серьезных гаражных работ. А вот что касается типа мотора, то здесь лучше отдать предпочтение асинхронным видам. Они надежны, неприхотливы к перепадам напряжения и изменению нагрузки при работе.

Конструкция токарных мини-станков по металлу

Полностью оправдывая своё название, мини-станок не отличается от своего полноразмерного собрата практически ничем, кроме габаритов.

Его главный элемент — это станина, к которой крепятся все остальные части. Она является основой всех узлов и имеет отверстия для крепления к столу. Обычно изготовлена из чугуна.

Следующий элемент — это суппорт, в который укрепляется сверло, резец или другой обрабатывающий инструмент.

Он же отвечает за перемещение сверла в нужном направлении, не отклоняясь от курса. Он передвигается при помощи вала хода и устройств передачи.

Деталь фиксируется на шпинделе — ещё одной части станка, выполненной в форме цилиндра. Именно от его параметров зависит качество работы всего устройства. Он питается энергией от электродвигателя.

На задней стойке есть специальный центр, удерживающий длинные детали во время их точения. Стойка приводится в движение специальным рычагом и фиксируется после установки необходимой позиции. Впрочем, такая тонкая регуляция есть не на всех аппаратах.

Привод у станка чаще всего бывает ременным — это наиболее удобный вариант, так как он более надёжен в случаях, когда заготовку заклинивает и механизм останавливается.

Самые маленькие станки имеют только одно место для резца в держателе, поэтому каждый раз перед сменой операции придётся вставлять его заново и регулировать высоту. Есть и возможность надстройки мини-станка — вы можете купить специальный держатель с поворотом. Но он может представлять опасность для начинающего токаря, рискующего наткнуться на один из не использующихся во время работы резцов, которые будут в это время торчать по сторонам.

Способы крепления деталей

Для разных деталей используются различные виды креплений.

• Цанговый патрон — при помощи него крепят особенно тонкие детали.
• Сверлильный патрон — подойдёт для деталей многих размеров и форм, но радиальные напряжения не выдержит.
• Планшайба — используется в случае работы с крупными или сложными по форме деталями, но заготовку сложно закрепить в ней и центрировать относительно оси.