Устройство токарного станка

Токарный станок – это специализированное оборудование, предназначенное для обработки резцами металлических заготовок и деталей. Он применяется как в одиночном производстве, так и при серийном выпуске. О том, каково устройство токарного станка, о его принципе работы и видах такого оборудования пойдет речь ниже.

Все оборудование, относящееся к данной категории, имеет стандартную конструкцию. Основные узлы токарного станка включают в себя следующие детали.

Станина

Это основа, на которой крепятся все остальные компоненты. Она представляет собой массивную конструкцию из металла: монолитного чугуна или сварных стальных плит. Станина токарного станка установлена на прочных опорах, форма и количество которых зависят от типа и габаритов. Ее стандартная конструкция предполагает наличие тумб, внутри которых установлены технологические шкафы. Они предназначены для хранения инструментов и расходных материалов. На станине установлены две направляющие (рейки), параллельные друг другу. По ним перемещаются другие устройства (узлы) – задняя бабка и суппорт.

Направляющие могут быть:

• с плоским сечением. Они имеют бóльшую площадь опоры, хорошую износостойкость. Такими направляющими обычно оснащаются крупные токарные станки, предназначенные для обработки габаритных и/или тяжеловесных заготовок;
• с треугольным сечением. Направляющие имеют небольшую опорную поверхность, не рассчитаны на значительный вес. Такие устройства устанавливаются на малых токарных станках, на которых обрабатываются сравнительно легкие детали.

От состояния направляющих элементов зависит корректная работа всего токарного станка, поэтому они требуют бережного обращения. На них не следует ставить изделия и инструментарий, а перед началом работы необходимо смазывать.

1 - Продольная стенка, 2 - Призматическая направляющая, 3 - Плоская направляющая, 4 - Конец станицы, 5 - Поперечное ребро жесткости, 6 - Плоская направляющая, 7 - Призматическая направляющая.

Передняя бабка

Ее также называют шпиндельной. Она предназначена для фиксации и удержания заготовки во время вращения. Шпиндельная бабка включает в себя следующие узлы (устройства):

• блок управления. Предназначен для выбора режима работы станка. Осуществляется оператором с учетом материала и особенностей обрабатываемого изделия;
• редуктор. Его называют также коробкой скоростей. Вращение патрона, в котором закреплена заготовка, обеспечивается несколькими шестернями. Исходное количество скоростей зависит от модели и типа токарного станка. Некоторые производители предлагают дополнительные комплекты шестерен. Это позволяет увеличить количество скоростей токарного станка;
• шпиндель. Устройство предназначено для передачи крутящего момента на патрон, в котором крепится деталь. Шпиндель представляет собой полый вал, установленный на двух подшипниках. Он изготовлен из прочной стали, устойчивой к высоким нагрузкам на изгиб. Именно шпиндель определяет граничный вес заготовок, которые могут обрабатываться на конкретной модели токарного станка.

1 – Электродвигатель, 2 - Приводной шкив, 3 - Муфта включения, 4 - Промежуточное зубчатое колесо, 5 - Входной вал, 6 - Промежуточный вал, 7 - Ведущее зубчатое колесо, 8 – Шпиндель, 9 - Двусторонняя зубчатая муфта, 10 - Ведомое зубчатое колесо, 11 - Рукоятка для перемещения зубчатых колес, 12 - Рукоятка для перемещения муфты, 13 - Кулачковый патрон, 14 - Гитара подач со сменными зубчатыми колесами.

Механизм подачи

Такое устройство отвечает за перемещение суппорта вдоль и поперек станины. Направление и скорость перемещения осуществляются посредством коробки передач и трензеля, располагающегося внутри бабки. Корректировка движения осуществляется с помощью внешних ручек. Если модель предусматривает функцию автоподачи, то она дополнительно оснащена валиком и ходовым винтом. Такие устройства используются для выполнения задач высокой сложности.

1 - Реверсирующий механизм, 2 - Гитара подач со сменными зубчатыми колесами, 3 - Коробка подач, 4 - Ходовой винт , 5 - Ходовой вал, 6 – Фартук.

Суппорт

Представляет собой узел, на котором крепится режущий инструмент (токарный резец). Он предусматривает перемещение в 4 направлениях: вдоль и поперек станины, а также под углом к ней и по радиусу. В зависимости от устройства резцедержателя в нем можно закрепить один или несколько резцов. Суппорт состоит из нескольких частей:

• верхней. Предназначена для крепления резцов и их перемещения в направлении поперек станины. При подборе режущего инструмента для токарного станка учитывается материал и геометрические особенности детали;
• нижней. Это опорные салазки, которые перемещаются вдоль станины посредством каретки. Они обеспечивают продольное движение резца;
• поворотной. Она изменяет угол, под которым резец подается к заготовке.

Перемещением суппорта управляет оператор с помощью механизма подачи.

1 - Каретка суппорта; Продольные салазки суппорта, 2 - Ходовой винт, 3 - Поперечные салазки суппорта, 4 - Поворотная плита верхних салазок суппорта; Поворотная плита верхнего суппорта, 5 - Направляющие верхних салазок суппорта; Направляющие верхнего суппорта, 6 - Четырехгранная резцовая головка для закрепления четырех резцов или резцедержателей, 7 - Винт для закрепления резцовой головки, 8 - Винт для закрепления резца, 9 - Рукоятка крепления резцовой головки, 10 - Винтовая гайка, 11 - Верхняя часть суппорта, 12 - Направляющие, 13 - Рукоятка перемещения верхних салазок.

Каретка

Это одно из устройств токарного станка, предназначенное для перемещения суппорта по направляющим вдоль станины. Главное требование к каретке – плавность хода, от которой во многом зависит качество обработки.

Фартук

Он крепится к нижней части каретки, соединяет суппорт с устройствами перемещения – ходовым винтом и зубчатой рейкой, передающими импульс движения от механизма подачи. На фартуке также расположены элементы управления.

Вал шпинделя

Он передает импульс вращения от электрического двигателя к редуктору (коробке скоростей). Управление осуществляется с помощью ручек (рычагов). Они предусматривают три положения: прямое или обратное вращение либо остановка.

Задняя бабка

Это второй опорный узел. Он поддерживает длинномерные заготовки и может служить для фиксации дополнительного инструмента (сверла, зенкера и т. п.). Используется при сверлении, снятии фасок и в некоторых других случаях. Задняя бабка подвижна и может перемещаться по станине в продольном направлении. Устройство состоит из следующих компонентов:

• нижний, стационарный. Представляет собой металлическую плиту, которая неподвижно фиксируется на станине посредством болтов;
• верхний, подвижный. Перемещается по нижней плите в направлении продольной оси;
• пиноль. Основное назначение – фиксация (крепление) заготовки или инструмента. Пиноль может перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях. Для крепления инструментов необходимо, чтобы их хвостовики были рассчитаны под конус Морзе.

Элементы управления

При работе на токарном станке необходимо регулировать скорость вращения шпинделя и подачу инструмента. В зависимости от модели оборудования это может осуществляться вручную либо автоматически. Станки первой категории имеют ручки (рычаги, маховики), управляющие:

• скоростью и направлением вращения шпинделя;
• запуском/остановкой электродвигателя;
• вертикальным/горизонтальным перемещением суппорта;
• передвижением верхних салазок;
• пинолью задней бабки;
• подачей охлаждающей жидкости;
• автоматическим перемещением суппорта вдоль станины;
• фиксацией резца в резцедержателе.

Приведенный перечень является стандартным для наиболее распространенных токарно-винторезных станков. Для моделей других типов он может быть несколько иным.

Главным отличием токарного станка с ЧПУ является программное управление, позволяющее переложить основную часть выполняемых работ на автоматику. Весь алгоритм обработки заложен в установленной программе. Поэтому ручные механизмы управления подачей, скоростью вращения и т. п. в них отсутствуют.

Начинающий токарь должен иметь определенный багаж знаний, который поможет ему легче выполнять свои задачи.

Принцип работы

Металлообработка на токарном станке предусматривает несколько последовательных этапов:

• рабочий инструмент (резец) фиксируется в резцедержателе суппорта;
• заготовка крепится в патроне шпинделя;
• токарь включает вращение шпинделя, выбрав необходимую скорость;
• суппорт подводится вплотную к заготовке;
• закрепленный резец перемещается в продольном и поперечном направлении;
• соприкасаясь с заготовкой, он снимает с нее стружку, придавая заданную форму.

В зависимости от сложности обработки и конкретного задания токарь использует один или несколько резцов.

Этапы подготовки к работе

Перед началом работы токарь должен осуществить следующие действия:

• подготовить инструмент. Сначала нужно выбрать и установить нужный резец. Если это необходимо для обработки и устройство резцедержателя допускает, закрепить несколько инструментов;
• подготовить заготовку. Ее следует установить в патроне и зафиксировать, после чего проверить надежность крепления;
• выбрать нужные параметры работы. Суппорт подводится к заготовке на требуемое расстояние. Скорость вращения и подачи подбирается под материал и особенности изделия.

После завершения подготовки можно приступать к токарной обработке закрепленной детали.

Техника безопасности

Работа на токарном станке предусматривает обязательное соблюдение следующих правил безопасности:

• проверку наличия смазки во всех парах трения;
• регулировку и настройку в соответствии с инструкцией;
• надежную фиксацию заготовки в патроне;
• проверку крепления на отсутствие люфта.

Запрещено оставлять ключ в патроне и класть инструменты на рабочие узлы. В процессе работы необходимо использовать СИЗ: защитные очки, спецодежду и перчатки. В конце смены станок обязательно отключается от сети.

Данная категория промышленного оборудования подразделяется на девять групп. Их общей чертой является обработка вращающейся детали резцом, который снимает слой металла для придания нужной формы. Однако отдельные части токарного станка могут располагаться по-разному.

№ 1. Токарно-винторезные станки. Этот вид оборудования используется для выполнения черновой и чистовой обработки, вырезания канавок, нарезания резьбы и торцовки. Токарно-винторезный станок способен обрабатывать не только металл, но и другие материалы, включая пластик и определенные полимеры. Ось вращения ориентирована горизонтально. Ограничения по размеру деталей отличаются для разных моделей. В основном эти станки предназначены для работы с деталями, где длина значительно превосходит диаметр.

№ 2. Лоботокарные станки. Эти устройства предназначены для обработки деталей с большим диаметром и относительно малой длиной. Обработка заготовок, как правило, осуществляется с торцевой стороны. В отличие от карусельных станков, ось вращения здесь расположена горизонтально, а не вертикально. Чрезмерный вес заготовки может вызвать радиальные колебания во время точения, поэтому на лоботокарных станках можно обрабатывать только небольшие детали. На передней бабке такие модели имеют планшайбу, задняя же имеет высокое основание, рассчитанное на установку деталей большого диаметра и веса.

№ 3. Токарные станки с ЧПУ. Деталь в данном случае обрабатывается автоматически, не требуя вмешательства человека. Точением заготовки управляет специализированное ПО, погрешность составляет не более 0,001 мм. Рабочий только корректирует параметры работы, при необходимости изменяя их.

№ 4. Токарно-карусельные станки. Заготовка устанавливается на вращающуюся горизонтальную планшайбу. Этот дизайн позволяет обрабатывать крупногабаритные детали с большим весом, такие как насосные и турбинные колеса и т. д. Производители предлагают два типа токарно-карусельных станков – одноколонные и двухколонные. Первые предназначены для обработки деталей диаметром до 1,5–2,0 м, вторые – до 25 м. Большинство карусельных моделей оборудованы двумя поддерживающими устройствами: для обработки внешних поверхностей и расточки отверстий.

№ 5. Автоматы продольного точения. Данное оборудование характеризуется высоким уровнем автоматизации и многофункциональностью. Его дизайн, кроме основного токарного модуля, обычно включает дополнительные механизмы для подачи заготовки и выдачи готовых деталей. Все автоматы для продольного точения можно разделить на две группы:

• с неподвижной передней бабкой («американский тип»). Используются для относительно коротких деталей. Продольная подача осуществляется суппортом с резцом, аналогично стандартному токарному оборудованию;
• с подвижной передней бабкой («швейцарский тип»). Продольную подачу выполняет патрон с закрепленной в нем заготовкой. Этот метод точения минимизирует нагрузку на изгиб и позволяет обрабатывать длинные детали малого диаметра.

Автоматы продольного точения стоят довольно дорого, поэтому их использование оправдано в массовом и крупносерийном производстве, где требуется высокая точность.

Токарный станок является незаменимым инструментом для обработки металлических деталей и заготовок с использованием резцов. Это оборудование может быть использовано как для индивидуального, так и для массового производства. В данной статье мы подробно рассмотрели основные узлы, из которых состоит токарный станок, включая станину, переднюю и заднюю бабки, механизм подачи, суппорт и каретку. Также мы дали определение различным типам токарных станков, предназначенных для обработки разных типов деталей. Отметим, что специалистам необходимо хорошо знать принцип работы станка, этапы подготовки и технику безопасности. Эффективное использование токарного станка требует понимания его устройства и обслуживания.

Какие токарные станки Вы можете у нас купить?