Универсальные токарно-винторезные станки

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»).

Технические характеристики станков

Применение токарно-винторезным станкам давно нашли не только в промышленности, но и в бытовых условиях. Существуют различные модификации у этого оборудования, отличия – в рабочей части:

• Когда обрабатываемые поверхности могут иметь максимум диаметра в пределах 8,5 см – 0,5 м.
• Для работы с заготовками, длина которых составит 12,5 см – 2,4 метра.
• Стационарные тяжёлые.
• Напольные.

Шпиндель, вращающийся вместе с заготовкой, относится к основным узлам для таких установок. Режущий инструмент движется по отношению к заготовке, вдоль или поперёк. Шпиндель отличается определённой мощностью, влияющей на производительность устройства.  Чем выше этот параметр – тем с большей результативностью снимается стружка с поверхности. Благодаря этому потом можно обрабатывать детали с большей массивностью.

Изготовление показывает разную точность, что способствует разделению станков на:

• Особо точные.
• Особо высокоточные.
• Высокоточные.
• Нормальной точности.
• Повышенной точности.

Агрегат обладает техническими характеристиками, по которым легко понять, готов ли аппарат к эксплуатации. Такие параметры становятся важными в случае с токарным оборудованием:

• Для шпинделя – обороты, совершаемые в минуту.
• Максимум длины у деталей во время обработки.
• Расстояние от одного центра оборудования до другого.
• Какой диаметр максимальный для заготовок в обработке?

Станина

Основной неподвижной частью станка является станина, состоящая из 2 вертикальных рёбер. Между ними находятся несколько поперечных перекладин, обеспечивающих жёсткость и неколебимость статора.

Станина располагается на ножках, их количество зависит от длины станины. Конструкция ножек-тумб такова, что в них могут храниться необходимые для работы станка инструменты.

Верхние поперечные рейки станины служат направляющими для передвижения по ним суппорта и задней бабки. Сравнивая схемы станков, легко заметить, что в некоторых конструкциях используются направляющие 2 видов:

• призматические для перемещения суппорта;
• плоская направляющая для хода задней бабки. В очень редких случаях её заменяет призматического типа.

Обзор и схемы распространенных моделей

Среди разнообразного модельного ряда и нескольких поколений станков, которые выпускаются нашим производством, есть несколько моделей, которые продолжают пользоваться популярностью по своим техническим характеристикам и универсальным свойствам.

Все они используются на производстве или в бытовых условиях по сей день. При этом продолжают быть достойными конкурентами иностранным аналогам.

Это надежные, прочные и долговечные устройства, способные выполнять огромное количество самых разнообразных функций.

1Л532

Один из наиболее популярных на территории бывшего СССР станок, на котором успешно можно выполнять обработку заготовок средних и больших размеров.

В свое время данное оборудование успешно экспортировалось во многие страны мира. Класс точности – Н. Масса станка – 43 тонны.

16У04П

Оборудование повышенной точности. Наибольший диаметр детали, обрабатываемой над станиной – 200 мм. Масса станка – 750 кг.

1П611

Станок, использующийся на производстве, в том числе и для обточки колес ЖД транспорта. По ГОСТу отличаются повышенной точностью и имеет возможность торможения шпинделя. Вес устройства 560 кг. Легко выполняет следующие функции:

1. Сверление.
2. Отрезка.
3. Нарезание резьбы внутренней и наружной.
4. Обработка различных поверхностей.

Наибольший диаметр заготовки над станиной – 250 мм.

1Д601

Этот станок лучше подходит для чисто бытового использования. Точность меньшая, чем у предыдущего станка. Отличается высокими показателями работы даже спустя много лет функционирования.

Перемещение суппорта, возможно только вручную. Масса всего станка около 30 кг. В связи, с небольшими габаритами максимальная длина обрабатываемой заготовки – 18 см.

16К40

Одна из наиболее популярных моделей, которая реально завоевала популярность среди мастеров. Относится к среднему классу оборудования с классом точности Н.

Начиная с 1932 года в СССР выпущено несколько десятков тысяч самых разных токарно-винторезных станков. Они использовались не только на производстве, но и для обучения молодежи, в школах, училищах, да и у многих настольные станки были в гаражах, домах, собственных мастерских.

Такое оборудование поможет расточить отверстие, подровнять необходимую поверхность, просверлить уже имеющееся отверстие

Важно, ориентируясь на начальные паспортные характеристики оборудования приобрести наиболее подходящую модель

1 Устройство токарно-винторезного станка – основные узлы и механизмы

Универсальные токарно-винторезные агрегаты дают возможность осуществлять такие виды металлообрабатывающих операций, как:

• развертывание отверстий;
• обточка и расточка фасонных, конических, цилиндрических поверхностей;
• зенкерование;
• обработка и подрезка торцов;
• нарезание резьбы;
• сверление.

Все станки данной группы имеют идентичное устройство. Их основными сборочными единицами являются следующие узлы:

• суппорт;
• передняя и задняя бабка;
• коробка скоростей;
• станина;
• шпиндель;
• электро-пусковое оборудование;
• тумбы;
• гитары шестерен сменного типа;
• ходовой валик;
• фартук;
• коробка подач;
• ходовой винт (именно его наличие отличает токарно-винторезный агрегат от обычного токарного).

Это означает, что агрегат 16К20, выпускавшийся комбинатом “Красный пролетарий” в 1970-х годах, и станок 1К62Д от челябинского ОАО “Станкомаш” похожи друг на друг, как два брата. Даже схема токарно-винторезного станка с числовым программным управлением (например, станка 16А20Ф3) отличается от более старых моделей лишь наличием этого самого ЧПУ.

Кроме основных узлов, агрегаты токарно-винторезной группы располагают рядом управляющих рукояток, с помощью которых оператор выполняет свою работу на станке. Существуют следующие рукоятки:

• изменения частоты вращения шпинделя;
• задания шага и подачи нарезаемой резьбы;
• установки увеличенного либо нормального шага резьбы;
• передвижения (продольного и поперечного) салазок;
• передвижения верхних салазок;
• запуска и отключения ходового винта (его гайки);
• выбора направления выполнения резьбы (право- либо левозаходной);
• запуска и отключения основного электрического двигателя;
• фиксации пиноли;
• запуска автоматической продольной подачи;
• передвижения пиноли (эту рукоятку обычно называют штурвалом);
• запуска и остановки подачи;
• переключения суппорта в режим ускоренного перемещения;
• фиксации задней бабки;
• остановки шпинделя и изменения направления движения данного элемента станка.

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.

Основные технические характеристики

У токарно-винторезного станка есть ряд технических характеристик, на которые стоит ориентироваться при выборе станка как на производство, так и для личной небольшой мастерской.

Количество оборотов

Количество оборотов может отличаться в зависимости от размеров и предназначения токарного станка, но максимальное количество оборотов – 2000 в мин.

Большие обороты предназначены для тонких отверстий в маленьких деталях. Для личных целей в небольшой мастерской достаточно станка, который работает на скорости 1000 об/мин.

Класс точности

Существует несколько классов по точности станков. Для обработки мелких деталей и в промышленных масштабах используются станки повышенной точности с пометкой П.

Для бытовых условий достаточно станков с нормальным уровнем точности, которые имеют пометку Н. Есть особые классы точности, которые используются только на очень крупных производствах. Это обозначено буквами В, С.

Число передач

Всего в станке 24 скорости. При этом 12 из них переключаются с помощью автоматики, а остальные 12 – вручную посредством шестеренок.

Размеры обрабатываемой детали

Диаметр обрабатываемых деталей очень широк и может лежать в пределах от 0.5 см до 10 см при этом по техническим характеристикам длина обрабатываемой заготовки может быть от 2.5 метров до 12.5 м.

Вес и габаритные размеры

Размеры токарных станков сильно отличаются. В зависимости от комплектации и модели вес может достигать 400 тонн. Но настольные, домашние модели обычно не превышают по весу 3–4 тонны. Габаритные размеры также могут отличаться, например, для станка 1К62 они равны 2812/3200х1166х1324 мм.

Величина подачи и максимального перемещения по оси

Также зависит от конкретной модели и указывается в паспорте оборудования. У станка 1К62 максимальное перемещение пиноли 20 см.

3 Распространенные приемы работы на станках токарно-винторезной группы

Чаще всего на токарном оборудовании производят обработку (при помощи проходных резцов) цилиндрических внешних поверхностей. Деталь в этом случае вставляется в патрон с припуском от 7 до 12 миллиметров (подразумевается, что необходимая длина изделия будет меньше именно на указанную величину). Потребность в таком “запасе” обусловлена тем, что токарю нужно будет отрезать готовую заготовку, а также произвести обработку ее торцов.

Для подрезки торца используют упорные или прямые проходные, а также подрезные резцы. Слой металла с торцевой поверхности снимают перемещением проходного резца в поперечном направлении. Если применяется подрезной инструмент, деталь обрабатывается от ее центра в продольном направлении. Для выполнения операции подрезки и обтачивания малых уступов на изделии обычно используют упорный резец.

Когда на токарно-винторезном агрегате выполняется процедура прорезания канавок снаружи заготовки, оператор пользуется специальными канавочными инструментами. С ними работают на малых скоростях (по сравнению с процедурой подрезания торцов скорость шпинделя задается в 4–5 раз меньшая). Канавки при этом прорезают без приложения усилий, максимально плавно и мягко.

По аналогичному принципу осуществляется и отрезание готового изделия. Эту операцию завершают в тот момент, когда сечение перемычки на обрабатываемой детали составляет около 2,5 миллиметров. После чего агрегат останавливается, из прорези выводится резец, а затем изделие просто-напросто отламывается.

Назначение и устройство токарно-винторезных станков

Основное предназначение станков токарно-винторезного типа – выполнение операций высокой точности с металлом, нарезание разных видов резьбы.

Устройство современных агрегатов состоит не только из рабочих частей. Аппараты оснащены устройствами ЧПУ, позволяющими сократить усилия человека, наладить автоматическое управление операциями. Дополнительные возможности механизма увеличивают его функциональный потенциал.

Отличительными особенностями станков такого типа являются такие параметры:

1. Высокая производительность, быстрое решение функциональных задач характерно как для напольных, так и настольных вариантов станков.
2. Жесткость и прочность станины, выполненной из высококачественной стали, позволяет увеличить срок службы агрегата.
3. Крепление заготовок производится надежно с помощью усовершенствованного патрона или в специальном центре рабочей зоны.
4. В конструктивных особенностях оборудования отмечают стабильную фиксацию резца.
5. Устройство для отключения суппорта расположено на фартуке аппарата, что удобно для рабочего.
6. Токарно-винторезное оборудование относится к высокому классу безопасности и надежности.

В зависимости от диаметра обрабатываемой детали станки относятся к группам D, где цифры от 100 до 4000 указывают на максимальный размер заготовки в миллиметрах. Длина L, связанная с расстоянием между центрами агрегата, также важна для параметров аппарата.

В производстве инструментария, приборов, часовых механизмах используют легкие станки массой до 500 килограмм. Большую часть объемов токарных работ производят на оборудовании средней тяжести.

Показатели мощности, широта диапазона вращения шпинделя, подачи инструмента у них выше других модификаций. В энергетическом, тяжелом машиностроении, для обработки роторов турбин, валов прокатных станов необходимы крупные варианты винторезного агрегата.

Применение

Универсальный лёгкий винторезный токарный станок — это модель настольная, которая в основном применяется на небольших предприятиях или в домашних мастерских.

Самыми распространёнными предприятиями с такими моделями оборудования являются:

• Заводы, которые выпускают контрольно-измерительное оборудование и приборы.
• Предприятия, которые занимаются производством часовых механизмов.
• Опытно-экспериментальные отделы предприятий разных промышленных отраслей.

Предприятия машиностроительной и энергетической отрасли оснащают токарно-винторезным устройством тяжёлой группы. Ещё это оборудование применяется для обработки узлов деталей и элементов специальных механизмов:

• Для комплектации прокатного тяжёлого оборудования.
• Для оснащения транспорта железнодорожного (колёсных пар и прочего).
• Механизмов турбинных.

Но наиболее распространены станки со средним весом. Именно благодаря им можно выполнять чистовые и получистовые металлообрабатывающие операции и нарезать разнообразные резьбы.

У универсального винторезного токарного станка средней степени тяжести есть много преимуществ. К ним относятся:

• Высокая мощность двигателя и жёсткость конструкции, которые позволяют выполнять разнообразные работы с заготовками из металла и другого вида материала.
• Широкий диапазон частот вращения шпинделя и подач рабочего инструмента.

Кроме того, это оборудование оснащается разнообразными приспособлениями и механизмами, которые:

• Делают более безопасным и комфортным труд обслуживающего персонала.
• Позволяют с большей точностью проводить обработку изделия.
• Значительно расширяют функциональность.

Такие элементы дополнительного оснащения позволяют на токарно-винторезном оборудовании автоматизировать многие процессы обработки элементов.

Стоит сказать отдельно и о токарно-винторезном оборудовании с числовым программным управлением. В советское время оно одновременно выпускалось несколькими предприятиями. Как правило, подобным оборудованием оснащались предприятия, занимающиеся выпуском большой номенклатуры продукции мелкосерийной.

Устройство оборудования такого типа и возможность быстрой переналадки делает его незаменимым в тех случаях, когда необходимо за минимальное количество времени перейти на выпуск элементов другой модификации.

Как правило, токарное оборудование применяется для обработки внешних поверхностей, имеющих цилиндрическую форму. В таких ситуациях в качестве инструмента используется резец проходной. Обычно припуск по длине обрабатываемого элемента составляет 7−12 миллиметров. Такой припуск в размере необходим для того чтобы обрабатываемую заготовку можно было отрезать на нужную длину и провести обработку её торцов.

Для того чтобы подрезать торец обрабатываемого элемента могут применяться резцы нескольких видов:

• Подрезные.
• Прямые проходные.
• Упорные.

Для подрезки и обтачивания небольшого отступа на детали используется упорный тип резцов.

А ещё при помощи универсального токарного оборудования можно на деталях прорезать канавки разной глубины. Для этого используется специальный канавочный инструмент, а процедура проводится на малых скоростях вращения шпинделя.

По аналогичному принципу выполняется и обрезка готового изделия. Процесс отрезки заканчивают тогда, когда в месте отреза диаметр перемычки доходит до величины 2−2,5 миллиметра. В этот период останавливается процесс отрезания, а готовое изделие просто отламывается от заготовки.

https://youtube.com/watch?v=RufZyxcXrvI

Какие могут проводиться операции: основные технологии обработки деталей

Станки применяют при обработке поверхностей с формой цилиндра, это главная задача. Проходной резец – основной инструмент, позволяющий добиться результатов. 7-12-миллиметровый припуск по длине деталей обязателен при проведении обработки. Это необходимый запас размера, тогда во время обработки не возникает дополнительных проблем. Управление их тоже не доставляет.

Несколько видов инструментов подходят для подрезания торцов у размещаемых внутри деталей:

• Подрезные.
• Прямые проходные.
• Упорные.

Резцы упорного типа обтачивают, подрезают углы на деталях при сохранении небольших габаритов.

Прорезание на деталях канавок небольших размеров – ещё одно назначение станка. Тогда берут специальные канавочные инструменты

Важно, чтобы шпиндель вращался на небольших скоростях

Изделия в готовом виде отрезают с аналогичными принципами. 2-2,5 миллиметровый диаметр у перемычки в месте отреза означает окончание процесса. Работа закончена, финальный этап – отрезание её от остальной части заготовки.

Классификация и основные параметры

Для универсальных токарных станков есть два основных параметра, которые определяют область применения и основные возможности:

1. Наибольший диметр обрабатываемой детали – определяется высотой от оси вращения шпинделя до наивысшей точки станины. Это расстояние умножается на 2 и определяет максимальный диаметр заготовки, которую возможно закрепить в шпинделе.
2. Расстояние между крайними точками передней и задней бабок – определяет максимальную длину обрабатываемой детали.

Существует множество дополнительных параметров, которые также важны для универсальных токарных станков:

• максимальная и минимальная скорости вращения шпинделя и шаг градации;
• цена деления шкалы ручной и автоматической подачи;
• количество одновременно закрепляемых резцов в каретке;
• потребляемая мощность;
• габаритные размеры.

Универсальные станки классифицируются по следующим основным признакам.

1. По способу управления:

• с ручным управлением;
• с числовым программным управлением (ЧПУ).

2. По углу расположения оси вращения заготовки:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• расположенные под углом.

3. По типу привода основных узлов и механизмов:

• с механическим приводом;
• с гидравлическим приводом;
• с комбинированным приводом.

Сегодня в особую категорию выделены современные универсальные токарные станки с ЧПУ. Здесь уже часто опускают в названии слово «токарные», так как эти станки обладают возможностью полноценного сверления, фрезерования, долбления и др. В то время как по устаревшей общепринятой классификации для каждой из этих операций предназначен отдельный станок. И допускались лишь простейшие операции, отличные от основного назначения, например, сверление или зенкерования осевого отверстия.

До сих пор можно встретить в названии универсального станка с ЧПУ, который способен производить полную обработку детали за один установ с применением сложных фрезерных и сверлильных операций, приставку «токарный». Но это уже не является абсолютно правильным, так как подобные станки полноценно могут выполнять другие металлорежущие операции, которые часто занимают лидирующее место в технологии обработки какой-либо детали.

22.11.2018

Шпиндель

Маловероятно, что ещё можно встретить устройство токарного станка по металлу с монолитным шпинделем. Современные станки имеют полые модели, но это не упрощает требований предъявляемых к ним. Корпус шпинделя должен выдерживать без прогибов:

• детали с большим весом;
• предельное натяжение ремня;
• нажим резца.

Особые требования предъявляются к шейкам, на которые устанавливаются в подшипники. Шлифовка их должна быть правильной и чистой, шероховатость поверхности не более Ra = 0,8.

В передней части отверстие имеет конусную форму.

Подшипники, шпиндель и ось должны при работе создавать единый механизм, не имеющий возможности создавать лишних биений, которые могут получаться при неправильной расточке отверстия в шпинделе или небрежной шлифовке шеек. Наличие люфта между подвижными частями станка приведут к неточности в обработке заготовки.

Устойчивость шпинделю придают подшипники и механизм регулировки натяга. К правому подшипнику он крепится посредством расточенной, по форме шейки, бронзовой втулки. Снаружи её расточка совпадает с гнездом на корпусе передней бабки. Втулка имеет одно сквозное отверстие и несколько надрезов. Крепится втулка, в гнезде передней бабки гайками, накрученными на её резьбовые концы. Гайки крепления втулки используются для регулировки натяга разрезного подшипника.

Классификация токарного оборудования

Система классификации для данного вида оборудования создана ещё в СССР. Согласно этим правилам, станки – агрегаты, обрабатывающие заготовки из металла, представляющие первую категорию. Любое приспособление из данной группы способно представлять одну из следующих групп:

1. Устройства со специальным назначением.
2. Станки специального назначения, обычного и автоматического типа.
3. Агрегаты для полировки, с резцами.
4. Лобовые и винторезные типы оборудования.
5. Модели «карусельной» системы.
6. Станки, отрезающие материал.
7. Разновидность под названием «револьвер».
8. Установки с большим количеством шпинделей, автоматические полностью или наполовину.
9. Агрегаты токарного типа, где шпиндель – один. Автоматические на половину, полностью.

Следующие разновидности выделяются в зависимости от точности обработки:

• П – повышенный уровень.
• А – высокий показатель точности.
• Н – нормальный показатель.
• В – точность высокого уровня.
• С – точность особой категории.

От той или иной категории зависят определённые технические характеристики. Кроме того, легче становится определить подходящую сферу применения. Маркировка приспособлений так же помогает узнать о том, какие параметры характерны для той или иной модели. Такие обозначения могут состоять из следующих компонентов:

1. При использовании единицы в качестве начальной формы. Она показывает, что покупатель имеет дело с токарным станком, а не каким-либо другим.
2. Далее идёт число, обозначающее принадлежность к тому или иному типу моделей.
3. Центры приспособления имеют разную высоту, обозначаемую третьими и четвёртыми цифрами.

Маркировка агрегатов может содержать и обозначения в виде букв. Они используются, чтобы сообщить о тех или иных конструктивных особенностях. Это касается следующих параметров:

• Оснащённость системой ЧПУ.
• Используемую модификацию.
• Верность выполнения операций.
• Насколько автоматизированы действия?

Буква «И» – для обозначения приборов с винторезами. «П» – для точности высокого уровня. Такие модели снабжены центрами на высоте до значения примерно в 110 миллиметров. Фото изделий так же помогает понять, что именно перед нами находится.