Устройство токарного станка по металлу

Основные принципы токарной обработки

Для начинающих токарное дело кажется темным лесом, полным непонятных терминов. Хотя на самом деле суть процесса токарного точения довольно проста. Главный инструмент токаря — это станок в котором зажатая деталь вращается на высокой скорости, а режущий элемент производит обрабатывающие процессы по дереву, металлу или пластику.

Но исторически все начиналось с обработки дерева, 12 еще действующих токарных станков Петра Первого до сих пор сохранились в коллекции Эрмитажа. Русский царь увлекался ремеслами, но токарная обработка деревянных и металлических деталей была его любимым занятием.

Современные станки, конечно, гораздо сложнее первых деревянных образцов. Но базовый принцип сохраняется, несмотря на появление электрического двигателя вместо ручного привода и многократное увеличение в размерах.

Токарный станок состоит из нескольких базовых элементов:

• станина, на которую крепятся все остальные элементы;
• передняя бабка с двигателем и шпинделем для фиксации детали;
• суппорт движущийся по направляющим в станине, с расположенным на нем резцом;
• задняя бабка с фиксатором габаритных деталей.

Деталь зажимается, привод сообщает ей вращение и, регулируя положения режущего или фрезеровочного инструмента, производится обработка материала.

Устройство токарного станка

Стандартные токарные операции, которые применяются и в металлообработке, и в обработке дерева это:

1. точение сфер, конусных и цилиндрических заготовок;
2. торцевание;
3. нарезка канавок, внутри и снаружи деталей;
4. отрезание;
5. центровка;
6. сверловка;
7. нарезка резьбы, снаружи и изнутри;
8. зенкерование.

Каждая операция требует специальный инструмент, который подбирают в соответствии с материалом, требуемой точностью обработки и конструктивных особенностей станка.

Устройство станины

Основные компоненты конструкции станины токарного станка видны из чертежа станины в разрезе:

• опорная поверхность;
• продольные ребра;
• поперечные ребра, связывающие между собой продольные;
• направляющие, имеющие форму призмы;
• плоские направляющие, предназначенные для крепления бабок и перемещения суппортов.

Ребра формируются в процессе отливки заготовки под станину станка

Сечение призматических направляющих может принимать различные формы, исходя из направлений возникающих в процессе работы усилий и их величины. Обе направляющих обязательно должны быть строго параллельны в пространстве и иметь идеально гладкую и ровную опорную поверхность. В противном случае о точности обработки деталей на станке не может быть и речи.

Для достижения такого результата их подвергают высокоточной фрезеровке либо обрабатывают на строгальном станке. Далее проводится шлифовка и шабрение. В ходе этой обработки осуществляется неоднократный контроль геометрических показателей на соответствие требованиям технических условий. Окончательная проверка осуществляется после сборки станка и установки на него подвижных деталей и узлов.

Типы и разновидности токарного оборудования

Существует разделение станков по следующим критериям:

1. Наибольший допустимый размер обрабатываемой заготовки над станиной.
2. РМЦ – расстояние между центрами (мелкие – до 150 мм, средние – 150–300 мм, крупные – более 300 мм).

Также есть множество типов токарных станков, обладающих своей спецификой:

Винторезные станки токарной группы

Очень распространены в силу своей универсальности. Принцип работы прост: зажатому на шпинделе в горизонтальном положении объекту придается вращение, а с помощью подвижного резца происходит резание. Резец может быть как закрепленным, так и отдельным.

Токарные станки с ЧПУ

Автоматизированные станки, управляющиеся с помощью ЧПУ. Система числового программного управления обеспечивает высокую точность, а также серийность обработки. Участие оператора минимально: создание управляющей программы и контроль ее исполнения.

Револьверные станки

Как следует из названия, на направляющих станины располагается суппорт с револьверной головкой. В каждый паз револьверной головки может быть установлен резец.

Во время обработки резцы сменяют друг друга, прокручиваясь, что позволяет не тратить время на замену инструмента.

Карусельные станки

Предназначены в основном для обработки крупных объектов весом в несколько тонн. Основным элементом конструкции является планшайба – горизонтальный диск, на который устанавливается заготовка, и который придает ей вращение.

Отсюда и название данной разновидности станка. Как правило, станок карусельного типа имеет два суппорта для установки резцов – вертикальный и боковой. Это позволяет обрабатывать заготовку по внешней и по внутренней поверхности.

Затыловочные станки

Затылование – это специальный метод заточки торцовых поверхностей инструментов для сверления, фрезерования и нарезания резьбы.

Такая операция необходима для восстановления формы рабочих поверхностей инструмента после длительной эксплуатации. По конструкции затыловочный станок похож на винторезный, но имеет ряд особенностей.

Обрабатываемый объект также вращается шпинделем, а суппорт вместе с резцом совершает возвратно-поступательные движения, срезая (затылуя) поверхность объекта на один зуб.

Лоботокарные станки

Похожи на карусельные станки, также имеют планшайбу, но на лоботокарных станках планшайба устанавливается вертикально. Карусельные и лоботокарные станки могут взаимно заменять друг друга.

Как правило, применяются для резания с торца, то есть со «лба». Отсюда и название. Предназначены для обработки объектов, диаметр которых значительно превышает их длину (колеса, шестеренки, шкивы).

Станки с бесступенчатым приводом

Бесступенчатый привод – это механизм, позволяющий плавно менять скорость вращения шпинделя, без резких перепадов и остановки станка.

Такая функция позволяет постепенно подобрать нужную частоту вращения уже в процессе работы, а не прикидывать ее «на глаз».

Трубонарезные агрегаты

Как следует из названия, предназначены для обработки труб. Очень похожи на винторезные станки, но есть одно существенное различие в конструкции шпинделя: для того, чтобы длинные трубы надежно удерживались, через корпус станка насквозь проходит тоннель, в котором труба зажимается шпинделем в двух точках.

Это обеспечивает вращение объекта без люфта. Также существуют дополнительные подставки для труб, если они значительно превышают расстояние между патронами.

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр

Многоцелевой комплекс, объединяющий в себе токарные и фрезерные функции. Имеет фрезерную головку, на которую может быть установлен режущий инструмент.

Головка эта подвижна, может обрабатывать объект как сбоку, по внешней поверхности, так и с торца, по внутренней.

Автомат продольного точения

Предназначен для серийного изготовления и обработки малогабаритных деталей диаметром 1–60 мм, длиной – 5–300 мм.

Автомат устроен следующим образом: в подвижном шпинделе с помощью цанги закрепляется заготовка, резцы же остаются неподвижными или передвигаются по горизонтали; шпиндель вместе с заготовкой подводится поочередно к нужным резцам и обрабатывается.

Многошпиндельные токарные станки

Станки с тремя или более шпинделями, на которых крепятся заготовки для одновременной или поочередной обработки. Используются исключительно на серийных производствах.

Шаг 3. Управление подачей токарного станка

Ручное управление подачей станка подразумевает подачу инструмента на небольшие длины (при обработках, настройках, подводках).

Ручное управление подачей позволяет быстро вести, прерывать и возобновлять подачу, а также мгновенно изменять ее скорость (в зависимости от изменения условий и ситуаций обработки). Ручная подача в продольном направлении приводится маховиком с горизонтальной ручкой или без нее. Вращение маховика против часовой стрелки приводит движение суппорта влево, а по часовой стрелке вправо.

Продольное перемещение суппорта на токарном станке осуществляется за счет шестеренно реечной передачи. У таких передач есть люфты или зазоры в контактах деталей и ее механизмах.

Ручное управление поперечной подачей (выполняется Т-образной рукояткой с горизонтальной ручкой). Вращение рукоятки по часовой стрелке подает салазки инструмент вперед, то есть от себя, вращение рукоятки против часовой стрелки подает инструмент к себе. На нашем станке есть ускоренное включение перемещения салазок. Существуют разные техники вращения маховика одной и двумя руками, которые применяются в зависимости от выполняемой работы на токарном станке.

Подача верхними салазками

На верхних салазках вращение рукоятки по часовой стрелке двигает салазки вперед, а вращение против часовой стрелки назад. Быстрое холостое перемещение таких рукояток можно делать за одну из ручек. При этом салазки должны быть отрегулированы на легкое перемещение. Более подробно о регулировке механизмов, салазок, токарного станка мы рассмотрим в следующем уроке по токарному делу.

Какие операции по металлу можно выполнять

Благодаря тому, что человеческий фактор был сведён к минимуму, операции по металлу стали значительно легче и приносят меньше брака. Получается так из-за программы, которая заложена в компьютер.

Она является таким своеобразным шаблоном, по которому компьютер понимает — готова деталь или нет. В этом разделе будет рассказано об операциях, которые может выполнять по металлу станок с ЧПУ.

Внешнее и внутреннее вытачивание деталей

Здесь всё просто, по крайней мере, для машины. Установленная заготовка, которая в будущем станет деталью, закрепляется на станке. Она может быть закреплена вручную или, если установлено соответствующее оборудование автоматически (чаще всего применяют именно автоматический вариант).

После начинается внешнее обтачивание детали при помощи либо лазера, либо лезвия, которое установлено на станок. Постепенно срезая лишнее, заготовка приобретает форму нужной детали. Так делается внешнее обтачивание деталей на станке с ЧПУ.

С внутренним всё примерно также, только с изменениями. После установки заготовки станок начинает сверлить, или как это называют по-другому, рассверливать отверстие у основания заготовки.

После того, как отверстие будет готов, компьютер сравнит его с шаблоном, который прописан в заданной программе. Если найдутся огрехи, он проанализирует — можно ли это исправить (как правило, да, ведь машины редко ошибаются). После заготовка шлифуется и деталь готова.

Продольная обработка заготовки

Продольная обработка — это метод, который применяют для изготовления полос, штрипсе, лент. В зависимости от программы, которая установлена в компьютер.

Такие работы на станке с ЧПУ выполняются преимущественно при помощи лазера, так как это позволяет избавиться от брака и ускоряет процесс работы. После установки заготовки, числовое программное управление на станке будет его обрабатывать в соответствии с заданным алгоритмом действий. Лазерный портал приводится в действие шаговыми двигателями, на котором он закреплён.

Черновая и чистовая обработка

Для начала что это вообще, такое. Черновая обработка металла состоит из подгона детали под нужный размер при помощи снятия слоёв металла.

Обычно в станке с ЧПУ эту роль выполняет компьютер после того, как деталь уже вырезана. Чистовая обработка идёт потом и представляет собой полировку поверхности изделия. Всё это станок выполняет по заданным алгоритмам.

Регулировка длины деталей

В программе, которую дают компьютеру, чётко прописаны размеры детали. Заготовки также дают подходящего размера. Перед тем, как вставить деталь, станок регулирует и настраивает сам себя для изготовления.

После этого он начинает выполнять работу, после чего сравнивает размер с теми, что были даны человеком. Если отклонений нет — деталь готова. Если есть — станок с ЧПУ начинает обтачивать деталь, снимая слои металла и регулируя длину.

Вытачивание пазов, выемок и отверстий

Пазы и выемки — это отверстия, которые делают на детали. Такие отверстия могут служить либо для того, чтобы в них могла войти другая деталь, либо для установки к какому-либо устройству. Станок с ЧПУ вытачивает такие отверстия при помощи лазера, делая при этом высокоточные разрезы.

Они могут быть прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и другими. То, какой формы будет отверстие, зависит от детали и программы, которую человек установил в числовое программное управление.

Нарезание резьбы дюймового и метрического типа

Этот тип резьбы видели практически все. Она используется в основном для того, чтобы одна деталь могла прикручиваться к другой. Главными параметрами при изготовлении такой резьбы являются шаг и величина. Под шагом в данном случае имеется в виду:

• наружный диаметр, измеряемый между верхними точками резьбовых гребней, находящихся на противоположных сторонах трубы;
• внутренний диаметр как величину, характеризующую расстояние от одной самой нижней точки впадины между резьбовыми гребнями до другой, также находящихся на противоположных сторонах трубы.

Все параметры нужно вбить в компьютер станка, после чего он сам вырежет отличную и ровную резьбу при помощи лазера.

Справка! В любом случае параметры для изготовления резьбы на изделии вносятся человеком в компьютер станка, а тот, действуя согласно алгоритму, при помощи лазера делает превосходную резьбу.

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.

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).

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.

Технические характеристики

При выборе подобного оборудования первоначально уделяют внимание информации, которая заносится в паспорт. Технические характеристики следующие:

Технические характеристики следующие:

1. Максимальный диаметральный размер заготовки: над суппортом составляет 100 мм, над станиной 220 мм. Данный момент определяет то, что станок токарно-винторезный ТВ-9 предназначен для точения относительно небольших заготовок.
2. В центрах может устанавливаться заготовка длиной 525 мм, в патроне 500 мм.
3. Винторезный станок серии ТВ имеет сквозное отверстие в шпинделе с диаметром 18 мм. Оно необходимо в случае, когда заготовка представлена длинным прутом.
4. Есть возможность проводить регулировку скорости вращения шпинделя 6-тью передачами. Скорость вращения может устанавливается в пределе от 60 до 1000 об/мин.
5. Вращение создает электродвигатель, работающий от стандартной трехфазной сети, мощность его составляет 11 кВт. Кинематическая схема представлена зубчатыми колесами, которые изготавливаются из нержавеющей стали.
6. Есть и возможность использовать быструю подачу суппорта, которая имеет показатель в пределе от 0,1 до 0,32 мм/об.
7. Настольный токарный станок ТВ-9 имеет вес 230 кг. При этом показатель может изменятся в зависимости от вида устанавливаемой оснастки.

Технические характеристики токарного станка ТВ-9 указывают на то, что он может устанавливаться как в частных мастерских, так и в заводских цехах. Конструкция имеет относительно небольшой вес, что обуславливает возможность установки без особой подготовки основания.

Кинематическая схема станка

§ 108. Токарь 2-го разряда

Характеристика работ. Токарная обработка деталей по 12 – 14
квалитетам на универсальных токарных станках с применением режущего инструмента
и универсальных приспособлений и по 8 – 11 квалитетам на специализированных
станках, налаженных для обработки определенных простых и средней сложности
деталей или выполнения отдельных операций. Нарезание наружной и внутренней
треугольной и прямоугольной резьбы метчиком или плашкой. Управление станками
(токарно-центровыми) с высотой центров 650 – 2000 мм, помощь при установке и
снятии деталей, при промерах под руководством токаря более высокой
квалификации. Уборка стружки.

Должен знать: устройство и принцип работы однотипных
токарных станков; наименование, назначение и условия применения наиболее
распространенных универсальных приспособлений; устройство
контрольно-измерительных инструментов; назначение и правила применения режущего
инструмента; углы, правила заточки и установки резцов и сверл; систему допусков
и посадок; квалитеты и параметры шероховатости; назначение и свойства
охлаждающих и смазывающих жидкостей.

Примеры работ

1. Баллоны и фитинги – токарная обработка.

2. Болты и гайки – нарезание резьбы плашкой и метчиком.

3. Болты откидные, держатели – полная токарная обработка.

4. Валы длиной до 1500 мм (отношение длины к диаметру до
12) – обдирка.

5. Винты с диаметром резьбы до 24 мм – токарная обработка с
нарезанием резьбы плашкой и метчиком.

6. Воротки и клуппы – полная токарная обработка.

7. Втулки гладкие и с буртиком диаметром и длиной до 100 мм
– токарная обработка.

8. Детали типа втулок, колей из неметаллических материалов
– токарная обработка по Н12 – Н14.

9. Диски, шайбы диаметром до 200 мм – полная токарная
обработка.

10. Заглушки резинометаллические диаметром до 200 мм –
токарная обработка (в сборе).

11. Заготовки игольно-платиновых изделий – отрезка по
длине.

12. Заготовки – отрезание и центровка.

13. Изделия бумажные литые – токарная обработка.

14. Ключи торцовые наружные и внутренние – полная токарная
обработка.

15. Кольца диаметром до 200 мм – полная токарная обработка.

16. Крышки простые диаметром до 200 мм – полная токарная
обработка.

17. Литники прессованных деталей – отрезка.

18. Метчики, развертки, сверла – подрезание торца и
обтачивание шеек под сварку.

19. Наконечники переходные несложной формы – полная
токарная обработка.

20. Образцы тавровые полособульбового профиля N 9 – 14 –
полная токарная обработка.

21. Отверстие глубиной до 20 диаметров сверла – сверление.

22. Приварыши, наварыши, вварыши диаметром до 200 мм –
полная токарная обработка.

23. Пробки, шпильки – полная токарная обработка.

24. Стаканы, полустаканы диаметром резьбы до 24 мм, длиной
до 200 мм – полная токарная обработка.

25. Трубы и патрубки диаметром до 200 мм – подрезание
торца, обточка фасок (обработка без люнета).

26. Фланцы, маховики, шкивы гладкие и для клиноременных
передач, шестерни цилиндрические диаметром до 200 мм – токарная обработка.

27. Футорки, штуцера, угольники, тройники, ниппели
диаметром до 50 мм – полная токарная обработка.

28. Шланги и рукава воздушные тормозные – обдирка верхнего
слоя резины.

29. Штифты цилиндрические – токарная обработка с припуском
на шлифование.