что такое токарно винторезный станок
Токарно-винторезные станки
Токарно-винторезный станок предназначен для обработки цилиндрических, сферических, конусных тел или торцевых плоскостей, не имеющих оси вращения, а также для создания разного рода винтовых поверхностей (резьб).
Также на токарных станках могут выполняться другие работы, которые не связаны с обработкой металлов резанием или созданием резьб. При наличии дополнительного оборудования можно производить гибочные, вальцовочные, шлифовальные, полировальные и многие другие операции.
Конструкция и принцип работы
Рассмотрим устройство стандартного токарно-винторезного станка на примере распространенной модели 16К20 (рис. 1).
Рисунок 1. Токарно-винторезный станок 16К20.
Данный токарно-винторезный станок является типовым и идеально подходит для рассмотрения устройства и принципа работы всех станков этой группы.
Основанием, на котором закреплены все узлы станка, является станина (1). Она имеет две тумбы по краям и центральную плиту. На станках небольших размеров плита станины выполняется как одно целое. На крупногабаритных станина составная.
Передняя бабка (9), которую иногда называют шпиндельной бабкой, расположена в передней части токарно-винторезного станка. Задняя бабка (19) расположена с противоположной стороны.
Фартук (30) расположен в центральной части станка. Он предназначен для перемещения суппорта (рис. 2). Двигается фартук по направляющим салазкам (33), расположенным параллельно оси вращения шпинделя.
Рисунок 2. Суппорт токарно-винторезного станка.
На фартуке установлен суппорт продольного перемещения (22), который перемещается на собственных продольных салазках (16). Также суппорт имеет поперечные салазки, на которых он может двигаться перпендикулярно оси вращения детали, закрепленной в патроне.
Коробка подач (4) и передняя бабка с главным приводом соединены механизмом, называемым гитарой шестерен (рис. 3), который закрыты кожухом (8).
Рисунок 3. Гитара шестерен.
Для автоматического нарезания резьб и производства других операций, где необходимо увязать скорость вращения шпинделя со скоростью подачи, служит ходовой винт (32).
Системы электронного управления расположены в электрошкафу (13). Там же имеется предохранительный и релейные блоки, которые служат для управления электроприводами станка, а также призваны отключить станок или полностью его обесточить в аварийном случае.
Экран (14) предназначен для защиты тыльной стороны станка от возможного разлета металлической стружки в процессе работы.
Защитный щиток (15) служит для защиты оператора станка. Без опущенного щитка автоматика не позволит запустить процесс точения.
Это основные узлы токарно-винторезного станка. Теперь рассмотрим более детально устройство каждого из узлов, а также рычаги управления и принцип работы.
На передней части станка, в области коробки скоростей и передней бабки, расположены следующие элементы:
На задней бабке расположены следующие элементы:
Фартук имеет следующие элементы управления:
Важные узлы токарно-винторезного станка и их особенности
Разберем несколько элементов станка, которые стоит отметить отдельно.
Некоторые модификации коробок подач для токарно-винторезных станков комплектуются фрикционной муфтой (рис. 5). Она позволяет разорвать кинематическую цепь, если возникают критические перегрузки, что предохраняет детали коробки передач от разрушения. Также эта муфта дает возможность плавного переключения направления вращения шпинделя.
Рисунок 5. Фрикционная муфта токарно-винторезного станка.
Пиноль и шпиндель имеют отверстия под установку так называемого конуса Морзе (рис. 6), который предназначен для быстрого закрепления различного осевого инструмента. Это приспособление имеет несколько стандартных типоразмеров.
Рисунок 6. Конус Морзе.
На суппорте установлена каретка токарного станка (рис. 7), которая служит для закрепления режущего инструмента. Стандартная каретка вмещает 4 резца. Помимо перемещения на салазках в поперечном и продольном направлении, она может поворачиваться в горизонтальной перпендикулярной оси вращения заготовки плоскости. При этом каретка имеет не только фиксированные положения, но и может быть установлена под любым углом. Это позволяет обрабатывать конусные и другие нестандартные детали.
Рисунок 7. Каретка токарного станка.
На рукоятках фартука имеются лимбы (рис. 8). Это специальные кольцевые поворотные шкалы, которые служат для осуществления точной подачи. Лимбы в обязательном порядке имеют гравировку, на которой указана цена деления шкалы.
Токарно-винторезные станки часто доукомплектовываются нестандартным оборудованием, которое предназначено для проведения узкоспециализированных операций.
Классификация
Существует несколько основных классификаций, по которым различаются токарно-винторезные станки.
2. По типу управления:
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.
Устройство и характеристики токарно-винторезного станка
С помощью любого токарно-винторезного станка, посредством которого может выполняться обработка как металлических, так и неметаллических деталей, осуществляются операции точения.
Нарезка внешней резьбы
Конструктивные элементы станков токарно-винторезной группы
Любой токарно-винторезный станок, относящийся к категории универсального оборудования, позволяет выполнять следующие виды обработки деталей из различных материалов:
Универсальный токарно-винторезный станок любой модели состоит из типовых узлов и механизмов, к которым относятся:
Что характерно, конструктивные элементы токарно-винторезных станков разных моделей имеют не только одинаковое наименование, но и одинаковое расположение. К примеру, станки данной категории, выпущенные разными производителями (в том числе обладающие числовым программным управлением), практически идентичны по своей конструкции.
Основные узлы токарно-винторезного станка
Для обеспечения управления всеми рабочими системами в оснащение токарно-винторезных станков входят различные рукоятки и рычаги. Сюда, в частности, относятся:
Токарно-винторезный станок 1К62
Классификация универсальных токарных станков
Виды токарно-винторезных станков выделяют в зависимости от нескольких параметров, к числу которых относятся:
Длина детали, обрабатываемой на токарно-винторезном станке той или иной модели, зависит от того, какое расстояние выдержано между его центрами. Если рассматривать диаметр заготовки, которую позволяет обрабатывать конкретный универсальный токарно-винторезный станок, то данный параметр находится в диапазоне от 100 до 4000 мм. Следует иметь в виду, что модели станков, на которых могут обрабатываться детали одинаковых диаметров, могут отличаться длиной обрабатываемых заготовок.
Тяжелый токарно-винторезный станок 1А670
Универсальные токарные станки могут иметь различный вес. Так, по данному параметру оборудование относят к одной из следующих категорий:
Легкий универсальный токарный станок — это настольная модель, которая используется, как правило, в домашних мастерских или на небольших предприятиях.
Токарно-винторезный станок CU500
Наиболее распространенными типами предприятий с такими токарно-винторезными станками являются:
Токарно-винторезными станками тяжелой группы оснащают предприятия энергетической и машиностроительной отрасли. Устройства этого типа также применяют для обработки элементов специальных механизмов и узлов – деталей:
Однако наибольшее распространение получили токарно-винторезные станки, относящиеся к средней категории. Именно за счет использования таких станков можно выполнять получистовые и чистовые металлообрабатывающие операции, а также нарезать резьбы различных категорий.
Универсальный токарный станок, относящийся к средней категории, обладает целым рядом весомых преимуществ: широкий диапазон подач рабочего инструмента и частот вращения шпинделя, высокая жесткость конструкции и мощность двигателя, позволяющая выполнять широкий перечень работ с заготовками из металла и других материалов.
Токарно-винторезные станки средней категории, кроме того, оснащаются различными механизмами и приспособлениями, которые значительно расширяют их функционал, позволяют делать обработку с большей точностью, делают труд обслуживающего персонала более комфортным и безопасным. Такие элементы дополнительного оснащения, что удобно, позволяют автоматизировать многие процессы обработки заготовок на токарно-винторезных станках.
Отдельно следует сказать о токарно-винторезных станках с числовым программным управлением (ЧПУ), которые в советское время выпускались одновременно несколькими предприятиями. Такими станками, как правило, оснащались предприятия, которые занимались выпуском большой номенклатуры мелкосерийной продукции. Устройство токарно-винторезного станка данного типа и возможность его быстрой переналадки делает его просто незаменимым в тех ситуациях, когда необходимо быстро перейти на выпуск деталей другой модификации.
Токарно-винторезный станок 1М63
Основные технологии обработки деталей на токарно-винторезных станках
Токарное оборудование, как правило, используется для обработки внешних поверхностей цилиндрической формы. В качестве инструмента в таких ситуациях используется проходной резец. Припуск по длине обрабатываемой детали обычно составляет от 7 до 12 мм. Такой запас размера необходим для того, чтобы можно было отрезать обрабатываемую заготовку на требуемую длину и выполнить обработку ее торцов.
Для подрезки торца обрабатываемой детали могут использоваться резцы нескольких типов – упорные, прямые проходные и подрезные. Чтобы выполнить подрезку и обточить небольшие уступы на детали, применяются резцы упорного типа.
Универсальный токарный станок также позволяет прорезать на деталях канавки различной глубины. Для этих целей применяется специальный канавочный инструмент, а сама процедура осуществляется на небольших скоростях вращения шпинделя.
Отрезание готового изделия выполняется по аналогичному принципу. Заканчивают процесс отрезки в тот момент, когда диаметр перемычки в месте отреза доходит до величины порядка 2–2,5 мм. В этот момент процесс отрезания останавливается, а готовая деталь просто отламывается от заготовки.
Токарный станок по металлу – что это такое, устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
Что такое токарный станок по металлу?
Устройство представляет универсальный агрегат, с помощью которого вытачиваются детали, сверлятся и зенкеруются отверстия, создается резьба и выполняются другие операции. В последнее время помимо производства часто можно встретить токарный станок по металлу для дома. Это не дешевая покупка, поэтому перед окончательным решением нужно взвесить все «за» и «против», и точно понимать какое оборудование купить. С помощью подобных станков можно:
Устройство токарного станка по металлу
Подобное оборудование имеет практически одинаковую систему размещения узлов. Рассмотрим, из чего состоит токарный станок по металлу:
Принцип работы токарного станка по металлу
Данное оборудование является незаменимым помощником не только на многих предприятиях и заводах, но и в домашних мастерских. Настольный токарный станок по металлу функционирует следующим образом:
Особенности
Токарные станки предназначены для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и торцевых поверхностей, а также канавок, уступов, фасонных профилей и резьбовых поверхностей.
Главное движение выполняет заготовка, зафиксированная в шпинделе. Режущий инструмент закрепляется на суппорте и осуществляет прямолинейное, поперечное или продольное движение подачи.
В основе конструкции – прочная станина. На ней размещаются наборы режущих и вспомогательных инструментов. Для крепления длинных заготовок служит передняя и задняя бабка, короткие фиксируется только на передней бабке вращающимся шпинделем. Благодаря этому материал прочно закрепляется и не смещается в момент вращения. Специальные люнеты уменьшают вибрации, исходящие от оборудования.
Плюсы и минусы токарного станка по металлу
Для полного ознакомления с оборудованием нужно знать его положительные и отрицательные стороны. Токарный станок по металлу для гаража или производства наделен следующими достоинствами:
Токарный станок по металлу имеет следующие недостатки:
Дополнительные критерии выбора
Изучив каталог продавца, можно отметить для себя несколько моделей со сходными характеристиками и функционалом. Сделать окончательный выбор помогают следующие критерии:
Токарный станок — незаменимый инструмент для домашней мастерской. Инструменты, предназначенные для бытового использования, дешевы и отличаются компактными размерами, но при этом достаточно функциональны. Они позволяют проводить те же операции с металлическими деталями вращения, что и их промышленные аналоги.
Виды токарного станка по металлу
Разделяется оборудование на следующие основные типы:
Помимо основных известны и другие виды токарных станков по металлу:
Размеры, масса и питание станка
Помимо функциональных и технических характеристик большое значение имеет легкость установки домашнего станка. Многие модели внешне представляют собой вытянутый прямоугольник с длиной около 500 мм. Они без особых проблем поместятся в углу гаража или на отдельном верстаке в мастерской.
Иная ситуация складывается с массой устройств. Одни станки весят 20-30 кг. Масса других вплотную приближается к 100 кг. В процессе работы инструмент заметно вибрирует. По этой причине рабочее основание должно быть не только достаточно прочным, но и максимально устойчивым. Посторонние вибрации негативным образом сказываются на качестве обработки деталей и могут привести к поломке самого станка. Лучше всего специально изготовить для инструмента отдельный верстак из толстых листов металла и прочных уголков.
Устройство токарного станка
Все промышленное оборудование запитывается от трехфазных электрических сетей с напряжением 360 В. Некоторые модели домашних токарных станков также следуют этой традиции. В индивидуальных жилых домах и гаражах, как правило, имеется доступ лишь к обычным однофазным сетям с напряжением 220 В. Подключенный к ним трехфазный электрический двигатель работать не будет.
Внимание! При покупке и подключении станка нужно обратить внимание на общее состояние электрохозяйства. Потребляемая мощность в зависимости от конкретных моделей варьируется в пределах 200-1000 Вт. Дополнительная нагрузка может провоцировать постоянное срабатывание автоматической защиты или даже пожар.
Как выбрать токарный станок по металлу?
Приобретая подобное оборудование, рекомендуется обратить внимание на следующие критерии:
Инструменты для токарного станка по металлу
Основной дополнительной частью являются резцы. Данные инструменты бывают следующими:
Помимо этого резцы для токарного станка по металлу разделяются на:
Типичные параметры инструмента
Параметры и технические возможности станков для домашнего использования во многом ограничены компактными размерами и низкой стоимостью инструмента. Так, средняя цена компактного устройства составляет несколько десятков тысяч рублей, для приобретения промышленного образца потребуется минимум несколько сотен тысяч рублей.
Основными характеристиками токарных станков для металлообработки являются:
Внимание! Значение максимального диаметра заготовки над суппортом (патроном для крепления резцов) и станиной (стационарной основой станка) иногда значительно различается, что накладывает серьезные ограничение на размеры и формы обрабатываемых деталей.
Токарный станок по металлу своими руками
Собрать подобное оборудование сложно. Однако при наличии некоторых умений самодельный токарный станок по металлу собирается следующим образом:
Окончание сборки производится путем окрашивания металлических деталей. После высыхания в обязательном порядке проводят крепление токарного станка по металлу на столе или верстаке. Шпиндель нужно обработать смазкой и консистентным составом. Может, высокую точность обработки получить на самодельном оборудовании не получиться, но элементарные вещи можно будет делать.
Классификация металлорежущих станков
Металлорежущий станок – машина для обработки резанием металлических и др. материалов, полуфабрикатов или заготовок с целью получения из них изделий путём снятия стружки металлорежущим инструментом.
Все металлорежущие станки классифицируются по определенным признакам, зависящим от рода технологического процесса, режущего инструмента, компоновки станка.
Металлорежущие станки подразделяются на 9 групп (рисунок 1).
Рисунок 1 – Классификация станков по методу обработки
Каждая группа станков делится на типы. Так например, токарные станки бывают специализированные, одношпиндельные, многошпиндельные, револьверные, лобовые, многорезцовые, карусельные и т.д.
Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикальные), кинематикой, т.е. совокупностью звеньев, передающих движение, конструкцией, системой управления, размерами и точностью обработки (рисунок 2).
Рисунок 2 – Основные виды фрезерных станков
При этом, например, если рассматривать операцию зубофрезерную, то для этой операции можно выбрать станки 5-й группы, но это будет зубофрезерный станок, а фрезерные станки расположены в 6-й группе. То есть четкого разграничения между группами нет, тем более появляются новые станки, реализирующие ранее неиспользуемые методы обработки.
Согласно стандартов, оборудование имеет основные размеры, характерные для станков каждого типа. Так, например, для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки (рисунок 3), для фрезерных станков — длина и ширина стола, на который устанавливаются заготовки или приспособления, для поперечно- строгальных станков — наибольший ход ползуна с резцом.
Рисунок 3 – Наибольший диаметр заготовки для токарных станков
Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, кинематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавливаемого изделия от 80 мм до 12,5 м.
Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр — номер, состоящий из нескольких цифр и букв. На рисунке 4 показан пример обозначения токарного станка с ЧПУ (числовое программное управление).
Рисунок 4 – Обозначение токарного станка с ЧПУ
Первая цифра означает группу станка, вторая – его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20Ф3 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модернизацию основной базовой модели станка.
Выделяют станки-автоматы и полуавтоматы. Автоматом называют станок, в котором после наладки все движения, необходимые для выполнения цикла обработки, в том числе загрузка заготовок и выгрузка готовых деталей, осуществляется автоматически, т.е. выполняется механизмами станка без участия оператора.
Цикл работы полуавтомата выполняется также автоматически, за исключением загрузки-выгрузки, которые производит оператор, он же осуществляет пуск полуавтомата после загрузки каждой заготовки.
С целью комплексной автоматизации для крупносерийного и массового производства создают автоматические линии и комплексы, объединяющие различные автоматы, а для мелкосерийного производства – гибкие производственные модули (ГПМ). Пример ГПМ приведен на рисунке 5.
Автоматизация мелкосерийного производства деталей достигается созданием станков с программным управлением (цикловым), в обозначение моделей вводится буква Ц (или числовым буква Ф).
Цифра после буквы Ф обозначает особенность системы управления:
Станки с ЧПУ постепенно вытесняют другие установки, благодаря высокой точности обработки, повышенной производительности и соответственно сравнительно быстрой окупаемости.
Рисунок 5 – Пример гибкого производственного модуля
Кроме того, металлорежущие станки делятся по степени универсальности, по степени автоматизации и классу точности. Классификация станков представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Классификация станков
Как работать на токарном станке по металлу?
Инструкция зависит от типа и направления работ, однако общие правила можно сформулировать следующим образом:
Токарная обработка металла происходит следующим образом:
Принцип работы
Обработка резанием производится при контакте резца с вращающейся заготовкой. Вращательное движение осуществляет шпиндель или планшайба, необходимое усилие и частоту обеспечивает электродвигатель через ременную передачу и коробку скоростей. Резец крепится в суппорте и может передвигаться в поперечном и продольном направлении. От скорости движения суппорта зависит амплитуда подачи.
Станки могут быть с вертикальной или горизонтальной компоновкой. Это зависит от положения шпинделя, на который устанавливается заготовка. Вертикальная компоновка оптимальна для обработки тяжелых и коротких деталей, горизонтальная – для длинных с небольшим или средним диаметром.
Основные преимущества токарной обработки:
Как установить и настроить токарный станок
Сперва необходимо выбрать подходящее место. Это должен быть первый этаж (либо следует заблаговременно использовать укрепленные потолочные перекрытия). Пол может быть земляным или бетонным. Само помещение должно иметь:
При работе с крупногабаритными элементами следует оснастить рабочее место подъемным механизмом, а также подъездной дорожкой – часто устанавливают рельсы. Для небольших деталей необходимо оборудовать отдельную тумбу для их размещения. Также понадобится зона для инструментов.
Толщина и тип фундамента зависит от массы оборудования. Основание может быть местным (заливка небольшого бетонного слоя непосредственно под станину) или общим, когда требуются стяжки и болты.
Настройка агрегата должна проводиться специалистами. Без уверенности в работоспособности и безопасности изделия включение не рекомендуется. не только занимается реализацией профессионального оборудования для металлообработки, но и производит настройку всех важных систем.
На данном изображении показана установка аппарата на бетонном полу:
Как устроен токарный станок, из чего он состоит
Конструкция всех установок включает в себя следующие узлы:
Это основные части, но есть и дополнительные системы, например, подача смазывающей и охлаждающей жидкости или отвод стружек.