Устройство токарного станка по металлу

Устройство токарного станка по металлу

Токарные станки по металлу, в общей своей массе, имеют примерно схожую компоновку — схему расположения узлов. В этой статье мы перечислим и опишем основные узлы, принцип их работы и назначение.

Основными узлами являются:

  • станина;
  • передняя бабка;
  • шпиндель;
  • механизм подачи;
  • суппорт;
  • фартук;
  • задняя бабка.

Основные узлы токарного станка по металлу

Видео-урок об устройстве токарных станков по металлу

Подшипники, как один из основных узлов токарного станка, являются опорами валов и вращающихся осей. Они воспринимают нагрузки, приложенные к валу или оси, и передают их на корпус станка. По виду трения подшипники делят на подшипники качения и подшипники скольжения.

Подшипники качения представляют собой узел станка, состоящий из тел качения — шариков или роликов, расположенных между кольцами и удерживаемых на определенном расстоянии друг от друга обоймой, называемой сепаратором.

Подшипники качения — основной вид опор в станках, поэтому они стандартизованы, и их изготовляют в массовом производстве. К числу достоинств подшипников качения следует отнести: малую стоимость; небольшие потери на трение и незначительный нагрев; малый расход смазки. К недостаткам подшипников качения относятся: высокая чувствительность к ударным и вибрационным нагрузкам; сравнительно большие радиальные размеры и шум при больших частотах вращения. Подшипники качения делят на радиальные, упорные, радиально-упорные, сферические с шариками, роликовые с цилиндрическими роликами, двухрядные сферические с бочкообразными роликами, роликовые с игольчатыми роликами, роликовые с коническими роликами и др.

Главным элементом подшипника скольжения является вкладыш, который устанавливают в корпусе подшипника или непосредственно в корпусной детали станка. В большинстве случаев подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. Подшипники скольжения могут быть разъемными и неразъемными. В автоматах и полуавтоматах подшипники скольжения применяют значительно реже, чем подшипники качения. Они надежно работают в быстроходных передачах, лучше воспринимают ударные и вибрационные нагрузки, бесшумны и имеют сравнительно малые радиальные размеры.

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.

Классификация

Существует несколько основных классификаций, по которым различаются токарно-винторезные станки.

  • легкие — весят до 1 тонны;
  • средние — весят от 1 до 10 тонн;
  • тяжелые — весят более 10 тонн.

2. По типу управления:

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

3. По максимальному расстоянию между центрами станка. Определяет наибольшую длину детали, которую можно поместить между двумя бабками. Измеряется в мм и имеет широкий диапазон.

4. По высоте центров (расстоянию от оси вращения шпинделя до ближайшей точки на станине станка). Определяет максимальный диаметр заготовки, которую можно закрепить в патроне. Измеряется в мм.

Токарно-винторезные станки с ЧПУ, особенно последних исполнений, несколько сглаживают эту градацию. Основным параметром здесь является возможность обработки той или иной детали с нужной точностью.

Строение суппорта

Суппорт токарного станка – это узел, благодаря которому обеспечивается фиксация режущего инструмента, а также его перемещение в наклонном, продольном и поперечном направлениях. Именно на суппорте располагается резцедержатель, перемещающийся вместе с ним за счет ручного или механического привода.

Суппорт с кареткой станка Optimum D140x250

Движение данного узла обеспечивается его строением, характерным для всех токарных станков.

  • Продольное перемещение, за которое отвечает ходовой винт, совершает каретка суппорта, при этом она передвигается по продольным направляющим станины.
  • Поперечное перемещение совершает верхняя – поворотная – часть суппорта, на которой устанавливается резцедержатель (такое перемещение, за счет которого можно регулировать глубину обработки, совершается по поперечным направляющим самого суппорта, имеющим форму ласточкиного хвоста).

Резцедержатель быстросменный MULTIFIX картриджного типа

Резцедержатель, который также называют резцовой головкой, устанавливается в верхней части суппорта. Последнюю при помощи специальных гаек можно фиксировать под различным углом. В зависимости от необходимости на токарных станках могут устанавливаться одно- или многоместные резцедержатели. Корпус типовой резцовой головки имеет цилиндрическую форму, а инструмент вставляется в специальную боковую прорезь в нем и фиксируется болтами. На нижней части резцовой головки имеется выступ, который вставляется в соответствующий паз на суппорте. Это наиболее типовая схема крепления резцедержателя, используемая преимущественно на станках, предназначенных для выполнения несложных токарных работ.

Предназначение и разновидности токарных станков

В производстве токарное оборудование считается наиболее популярным. По статистике с помощью таких станков изготавливается более 50% продукции поступающей в продажу или деталей использующихся в дальнейшем производстве.

Характеристики, на которые необходимо обращать внимание при выборе покупной модели токарного станка:

  1. Система управления — ручная или ЧПУ.
  2. Возможность установки одного или нескольких резцов.
  3. Габариты оборудования.
  4. Максимальный радиус обтачиваемой заготовки.
  5. Размер рабочего пространства.

При обработке детали она закрепляется в патроне вращающегося шпинделя. С помощью резцов, которые фиксируются в суппортах, происходит обработка заготовки. Оснастка снимает требуемый слой стали или нарезает резьбу.

Существует несколько разновидностей токарных станков. Они различаются по конструкции и функциональности:

  1. Винторезные — универсальные машины, используемые для создания конусов, цилиндров и разных видов нарезок.
  2. Револьверные — работают такие станки с калиброванным прутком. С помощью такого оборудования выполняют точение, сверление, развертку и зенкеровку.
  3. Карусельные — промышленные машины, с помощью которых обрабатывают крупные заготовки.
  4. Оборудование для продольного точения. С его помощью подвергаются точению, сверлению, зенкеровке и расточке заготовки из стали и меди.
  5. Универсальные станки для проведения токарных и фрезеровочных работ.
  6. Многошпиндельные — многофункциональное оборудование, которое позволяет выполнять несколько технологических операций одновременно.

В большинстве случаев универсальное оборудование считается менее точным в сравнении со специализированным. Из-за этого на больших предприятиях устанавливаются различные станки. Наиболее популярными считаются машины с системами ЧПУ. Связано это с их производительностью и точностью.

Узлы токарного станка с ЧПУ

Устройства с ЧПУ бывают:

  • токарными;
  • фрезерными;
  • шлифовальными;
  • электроэрозионными;
  • многоцелевыми.
Читайте также  В посудомойке стоит вода

Устройства для первых трех видов работ — усовершенствованные модели. Первые обрабатывают изделия в телах вращений, вторые сверлят канавки и сквозные отверстия в изделиях, третьи обрабатывают поверхность изделий, делая их гладкими.

Справка. ЧПУ делает работу станков быстрой и точной. Оно позволяет быстро обработать сложные детали, почти не оставляя возможностей для брака.

Многоцелевое оборудование совмещает в себе шлифовальные, токарные и фрезерные составляющие. Станки способны осуществить все виды резания и обтачивания изделий.

Электроэрозионные устройства отличаются сложной конструкцией. На них осуществляется обработка изделий при помощи электроэрозии благодаря перемещению электрода в жидкой среде. Оборудование применяется в том случае, если невозможно достичь желаемого эффекта с помощью токарной или фрезерной обработки.

Токарный станок. Виды и устройство. Принцип работы и как выбрать

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.

Токарно-винторезный

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.

Лоботокарный

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.

Автомат продольного точения

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.

Читайте также  Расчет балки на прогиб
Токарно-фрезерный

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.

Преимущества и сфера применения

Область использования токарно-винторезного станка зависит от его параметров – массы, максимального диаметра и длины заготовки. Так, легкие станки применяются на часовых заводах, на опытно-экспериментальных участках, в бытовых мастерских, при производстве приборов и на других объектах.

Станки крупной и тяжелой группы применяются в энергетике и машиностроении. Они используются для изготовления и ремонта деталей крупных механизмов – турбин, колесных пар и других узлов железнодорожного транспорта, тяжелого прокатного оборудования и т. д.

Наибольшее применение получили станки средней группы. Они используются для производства крепежа и других деталей для машиностроения, строительства, приборостроения и других сфер деятельности, их возможности позволяют производить широкий спектр получистовых и чистовых операций, в том числе и нарезку резьб.

Основными преимуществами токарно-винторезного станка являются:

  • Широкий диапазон подачи резца.
  • Большой выбор частот вращения шпинделя.
  • Высокая мощность двигателя.
  • Жесткость конструкции.
  • Универсальность обработки, доступность широкого спектра металлорежущих операций.
  • Возможность расширения функциональных возможностей при установке дополнительных механизмов и приспособлений, в том числе автоматизация с помощью системы ЧПУ.

Оснащение системой числового-програмного управления позволяет эффективно использовать станок для выпуска серийной продукции, производить быструю переналадку при переходе на другую номенклатуру деталей.