Токарный станок – устройство, принцип работы, виды и назначение
Токарный станок – это режущее оборудование, применяющееся для обработки металла, дерева и других материалов. Он позволяет изготавливать детали различных форм и размеров, благодаря чему широко применяется на промышленных предприятиях. Такое оборудование предусматривает установку дополнительных устройств, расширяющих функциональность и возможности обработки.
Основные узлы токарного станка
Несмотря на разнообразие данной категории оборудования, общая схема и устройство токарного станка стандартны. Она включает в себя несколько ключевых узлов. Понимание работы каждого из них позволяет эффективно использовать станок и обеспечить долгий срок его эксплуатации. Вот из чего состоит токарный станок.
Станина. Основа, к которой крепятся все остальные узлы и механизмы. Придает жесткость всей токарной конструкции, обеспечивает неподвижность при обработке деталей. Станина изготавливается из чугуна и имеет значительный вес, который позволяет снизить вибрации во время работы. На верхней часть размещены направляющие, по которым перемещаются подвижные узлы станка: задняя бабка и суппорт.
Передняя бабка. В ней расположены узлы, которые необходимы для удержания заготовки, ее фиксации и придания вращательного движения. Это:
- электродвигатель привода;
- узел передачи вращения (коробка скоростей, редуктор);
- шпиндель, на который устанавливают обрабатываемую деталь.
Многие токарные станки оснащены шпинделями со сквозным отверстием: это позволяет обрабатывать длинномерные заготовки, они могут иметь горизонтальную или вертикальную компоновку. Это зависит от положения шпинделя. Первый вариант применяется для длинномеров с небольшим и средним диаметром, второй – для тяжелых и коротких заготовок.
Задняя бабка. Она, как правило, подвижная. Может перемещаться по направляющей вверху станины, а также используется как вторая опора при обработке длинномерных деталей. Задняя бабка включает в себя пиноль с полым конусом. В последнем устанавливается нужный инструмент либо вращающийся/неподвижный центр.
Суппорт. Удерживает режущий инструмент и позволяет перемещать его в нужной плоскости относительно обрабатываемой детали. Суппорт регулирует глубину реза, направление движения (продольное и поперечное). На нем размещается револьверная головка (до 24 позиций) или резцедержатель. Часть суппорта, в которой находятся механизмы управления подачей, называется фартук.
Конструкция промышленных токарных станков устроена по-разному, так как оборудование различается и по функциональности, и по типу обрабатываемых деталей. Оно может включать в себя дополнительные системы и механизмы: ЧПУ, люнеты, контршпиндель, оптические линейки, систему подачи СОЖ, конвейеры для удаления стружки и т. п. На токарном оборудовании, работающем с длинномерами (прутками), может устанавливаться барфидер (пруткоподатчик). Для упрощения обслуживания и ремонта практически все перечисленные компоненты унифицированы.
Принцип работы токарного станка
Работа на станке выглядит следующим образом:
- заготовку неподвижно фиксируют в шпинделе и включают механизм вращения;
- суппорт с закрепленным в нем резцом перемещают к шпинделю;
- резец, соприкасаясь с заготовкой, снимает с нее стружку, придавая нужную форму;
- перемещение суппорта в продольном и поперечном направлениях позволяет обработать всю поверхность.
Скорость вращения шпинделя подбирается под особенности материала обрабатываемой детали. Необходимое усилие подачи резца и частота вращения обеспечиваются электродвигателем. Качество токарной обработки зависит от того, насколько правильно подобран рабочий режим: глубина реза, усилие подачи, скорость вращения. Для подбора используются справочники. В них указана оптимальная скорость для меди, чугуна, стали и других материалов, имеются таблицы для расчета усилия реза. Правильное определение режима работы позволяет повысить эффективность оборудования, срок службы оборудования и инструментария.
В зависимости от специфики производства и требований к обработке деталей выделяют следующие виды токарных станков.
Токарно-винторезные. Могут выполнять широкий спектр токарных работ, но основное назначение – нарезание резьбы всех видов: метрической, дюймовой, трубной, многозаходной и т. д. Станок применяется для работы с черными и цветными металлами, может использоваться как в серийном производстве, так и при изготовлении единичных изделий. Оборудование выпускается в пяти категориях точности: нормальной, повышенной, высокой, особо высокой и мастер-станок.
Токарно-карусельные. Применяется для крупногабаритных заготовок весом до нескольких тонн. На токарно-карусельном станке растачивают цилиндрические и конические поверхности, прорезают канавки, оформляют торцы. Есть возможность шлифовки, фрезерования, нарезания резьбы. Главный узел в таком токарном станке – это стол с планшайбой и двумя стойками. По последним перемещается траверса, оснащенная суппортами: револьверным и расточным. Первый предназначен для рассверливания отверстий и обработки торцов. На втором обрабатывают цилиндрические и конические поверхности и растачивают просверленные отверстия. Диаметр планшайбы определяет тип станка: до 2000 м – одностоечный, большего размера – двухстоечный.
Токарно-револьверные. Свое название токарный станок получил по специальной поворотной головке, в которой по кругу крепится несколько инструментов. Перед началом обработки головку поворачивают так, чтобы в рабочей позиции находился нужный резец. Такие модели применяются для обточки, подрезки, сверления, фасонного точения и других операций, когда для одной заготовки (детали) необходимо последовательно использовать несколько видов токарного инструмента. Установка приводных держателей позволяет расширить функциональность оборудования, использовать его для нарезания резьбы и фрезерования.
Лоботокарные. Отличаются меньшей длиной станины и высоко размещенной осью вращения. Задняя бабка часто отсутствует. Лоботокарный станок применяется для обработки с торца коротких заготовок большого диаметра и значительного веса. К недостаткам оборудования относятся трудности в установке детали. Поэтому там, где требуется высокая производительность, такой станок обычно заменяется карусельным.
Многошпиндельные. Применяются в массовом производстве деталей из прутка или иных заготовок. Многошпиндельные токарные станки предусматривают одновременную работу с несколькими заготовками. Она может осуществляться последовательно, параллельно или параллельно-последовательно. В первом случае каждая закрепленная деталь проходит последовательно все операции. При параллельном принципе действия несколько заготовок обрабатываются одновременно. Третий тип обработки сочетает два предыдущих варианта.
Продольного точения. Представляет собой автоматическое оборудование, которое применяется в серийном производстве мелких деталей из прутка и другого фасонного профиля малого диаметра. Автомат продольного точения хорошо работает со всеми металлами: легированной сталью, медью и ее сплавами, цветными и черными металлами.
С числовым программным управлением (ЧПУ). Числовым программным управлением может оснащаться практически любой станок из тех, что перечислены выше. При установке ЧПУ ручная подача инструмента заменяется автоматическим приводом, который управляется специальной компьютерной программой. Все операции выполняются без вмешательства человека, благодаря чему:
- сокращается время производства;
- повышается точность размеров.
Возможности ЧПУ позволили создать многофункциональные токарно-фрезерные центры, выполняющие несколько разнотипных операций для обработки одной детали. Оборудование имеет бóльшие возможности, чем револьверный станок, благодаря наличию фрезерной головки. Такие модели обычно применяются в точении и фрезеровании коленвалов для автомобилей.
Применение токарных станков
Точение конических поверхностей. Резец одновременно перемещается по двум осям. Металл снимается так, чтобы изделие принимало конусовидную форму.
Нарезание резьбы. Выполняется специальными резцами или оправками со сменными пластинами. Резьба может нарезаться снаружи и внутри. На станках с приводным инструментом для нарезания используются резьбовые фрезы.
Точение цилиндрических поверхностей. Резец перемещается по одной оси. Полученное изделие имеет одинаковый диаметр по всей длине.
Подрезка торцов. Так называется обработка (стачивание) торцевой части, при которой срезаются заусенцы, окалина и другие дефекты поверхности. Торец делают перпендикулярным к главной оси, что позволяет получить базу отсчета длины всей детали и ее отдельных частей.
Растачивание. Так называется механическая обработка внутренних поверхностей (обычно после сверления) с целью увеличения диаметра отверстия. Осуществляется расточными блоками в заданный размер.
Отрезка и вытачивание канавок. Токарный станок позволяет отрезать часть заготовки и вытачивать канавку заданной длины и глубины на ширину сменной пластины или используемого резца.
Вытачивание спиральных канавок. Используется при обработке торцов заготовки в производстве ступенчатых валов. В процессе инструмент перемещается по радиусу.
Фасонная обработка поверхностей. Для таких работ применяют режущий инструмент фасонного типа. Так обрабатывают заготовки со сложной (криволинейной) поверхностью – бочкообразной, сферической и др. При работе на токарных станках с ЧПУ фасонные резцы не требуются, так как все движение запрограммированно G/M-кодами.
Сверление, зенкерование, развертывание. Такие операции необходимы, чтобы получить отверстия заданного диаметра, а также для небольшого увеличения его с повышением точности обработки.
Основные характеристики
Важным критерием при выборе токарного станка являются его характеристики, которые определяют функциональные возможности и сферу применения оборудования. При подборе токарного станка учитывается следующее.
Производительность. Один из важнейших количественных показателей. Измеряется количеством деталей, которые изготавливаются в единицу времени. Различают три вида производительности:
- технологическую. Определяется временем, когда инструмент (резец) контактирует с заготовкой;
- цикловую. В ней учитывается время подвода и отвода инструмента, загрузка-выгрузка детали и другие вспомогательные операции;
- фактическую. Она учитывает временные потери по организационным причинам. Например, отсутствие заготовок, запчастей, электроснабжения, инструмента.
Точность. Определяет, насколько точно размеры и форма детали соответствуют чертежам. Точность обработки должна быть такой, чтобы не превышать погрешности и допуски, установленные для данного типа изделий. Классификация металлообрабатывающего оборудования по такому параметру приведена в приложении № 2 ГОСТ 8-82. Стандарт указывает три класса точности для токарных станков – I (К1), II (К2), III (К3). Следует помнить, что с течением времени узлы и механизмы токарного станка изнашиваются, что ведет к снижению точности обработки.
Показатели надежности. Она определяется несколькими факторами. К показателям надежности относятся период между вводом в эксплуатацию и первым капитальным и средним ремонтом, коэффициент технического использования, время, которое требуется для восстановления работоспособности станка.
Показатели качества. Качественные показатели, которые используются для оценки токарного оборудования, приведены в ГОСТ 4.93-86. Это:
- максимальные размеры и масса заготовки, наибольшие размеры инструмента, пределы частоты вращения, перемещения рабочих узлов и глубины подачи;
- габариты, масса и силовые характеристики станка (крутящий привод, мощность электродвигателя), максимальные скорости шпинделя и других подвижных узлов.
К дополнительным характеристикам оборудования, которые рекомендуется учитывать при подборе, относятся эргономичность (уровень звука на рабочем месте), унификация узлов и элементов, экономичное использование материала и электроэнергии.
Заключение
Токарные станки – это высокопроизводительное оборудование, которое позволяет обрабатывать с высокой точностью заготовки различных габаритов и массы. Они хорошо зарекомендовали себя как в небольших мастерских, так и на производственных линиях крупных предприятий. Однако успешная работа на токарном станке требует хорошего знания принципов его функционирования и соблюдения правил безопасности.
Какие токарные станки Вы можете у нас купить?
Что-то заинтересовало? Отправьте нам запрос
Мы обработаем запрос и направим Вам ответ.