Конструкция и принцип работы токарного станка по металлу, основные узлы, схемы

Конструкция и принцип работы токарного станка по металлу, основные узлы, схемы

Подробно рассмотрим принцип действия токарно-винторезного станка по металлу, какие бывают станки их виды и для чего они, вообще надо, что на них такого полезного можно делать.

Не забудем и про описание основных узлов токарного станка, из чего он состоит, его строение, приведем, как образец, схемы электрические и кинетические станков.

Назначение токарно-карусельных станков

Производители предлагают различные модификации данного оборудования, каждая из которых выполняет определенный набор операций. Все большую популярность набирают универсальные виды токарно-карусельных станков.

Ниже перечислены операции обработки металлических изделий, выполняемые на таких устройствах:

• обтачивание – обработке подвергается внутренняя и наружная части деталей;
• проточка – создание канавок;
• сверление – работа с отверстиями;
• обтачивание – доведение плоских поверхностей;
• развертывание, а также зенкирование;
• изготовление фасонных поверхностей;
• создание резьбы метчиками или резцами;
• отрезка от заготовок – частей и деталей, имеющих коническую (цилиндрическую) форму.

Виды токарных станков

Классификация изделий проходит по нескольким основаниям. Основные особенности и характеристики можно понять из маркировки. Рассмотрим, какие критерии являются основополагающими при выборе.

Класс точности работы токарного станка

Здесь все предельно просто. Чем лучше заточены инструменты, выверен чертеж, тем точнее будет результат. Но между ручным и автоматизированным процессом есть ощутимая разница. Оборудование, оснащенное ЧПУ, имеет большое преимущество перед трудом вручную. Особенно это касается мелких деталей.

Буква, поставленная в маркировке, характеризует класс точности. Приведем их в порядке возрастания от нормального до особо высокого в этой таблице:

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.

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.

Виды токарных станков

Современные производители предлагают большое количество типов деревообрабатывающего оборудования. Их классификация определяет область применения и технические возможности каждого образца. Все виды токарных станков подразделяются по следующим показателям:

• область применения;
• производительность;
• количество выполняемых операций;
• допустимые размеры деталей.

Сфера применения подразделяется на категории:

• промышленные станки или обрабатывающие центры;
• полупрофессиональное оборудование;
• бытовые токарные станки.

В каждую из них входит несколько моделей таких устройств. Каждый из них служит для решения конкретных практических задач. Все токарные станки подразделяются на профессиональные, полупрофессиональные и бытовые. Каждый из них служит для решения определённого класса задач при изготовлении деревянных деталей. Любой стационарный станок требует больших площадей для установки и доступа к мощным высоковольтным сетям. Особый класс имеют компактные агрегаты, которые можно расположить на рабочем столе или верстаке. Настольный станок очень удобен для обработки деталей малых размеров в небольшом количестве или изготовлении эксклюзивной детали.

Каждый из станков конкретного типа обладает своей производительностью. Это зависит от допустимой скорости обработки и наличия современных средств механизации или полной замене ручного управления на автоматическое. Подобные агрегаты снабжены числовым программным управлением. Они обладают наивысшей производительностью и большим количеством выполняемых операций. Такие станки в основном входят в группу промышленного оборудования. Они обладают большим весом (некоторые из них весят более 200 кг). Мощность двигателей, расположенных на таких агрегатах достигает 1 кВт. Количество выполняемых операций зависит от конструктивных особенностей, определяющих возможности по креплению необходимого режущего инструмента. Для выполнения запланированного числа операций применяют станки с ЧПУ

Полупрофессиональные токарные станки применяются для обработки небольших партий деревянных заготовок. Они значительно легче профессиональных агрегатов. Его вес не превышает 90 кг. Мощность установленного двигателя равна 0,5 кВт.

Наибольший интерес для домашних мастеров представляет настольный станок. Его применение ограничивается возможностями по размещению, доступностью источника электроэнергии и габаритами будущих поделок. Он обладают малым весом, который не превышает сорока килограмм. На них устанавливают двигатели небольшой мощности, менее 0,5 кВт. Каждый из этих станков способен проводить широкий перечень обрабатывающих процедур. Они подразделяется по типам таких операций: только фрезерные, копировально-фрезерные, рейсмусовые, винтовые, чисто токарные, комбинированные (для выполнения нескольких типов операций, станки снабжаются устройствами автоматики, запрограммированными на последовательность требуемых операций.

Основные узлы и компоненты

Главный привод — подает болванке или резцу движение соответствующих параметров для выполнения резания. Как правило, движение вращения поступает через главный привод на шпиндель, где зафиксирована болванка или резец. Чтобы контролировать скорость движения главного привода используют:

• коробки передач;
• коробки скоростей;
• вариаторы;
• бесступенчатые системы регулировки.

Привод подачи — он используется для передвижения резца вдоль или вокруг болванки, придавая ей необходимую форму.

Привод позиционирования — его задача передвижение механизма из одной точки в другую. Он задействуется, например, при выработке ряда параллельных выемок, отверстий или поверхностей, находящихся на одной детали. В токарных и фрезерных станках с ЧПУ главный привод сочетает в себе эту функцию.

Несущая система — это набор определенных, скрепленных между собой деталей. Стыки между ними могут быть фиксированными и подвижными. Этот узел отвечает за взаиморасположение обрабатываемой детали и инструмента во время работы.

Манипуляторы — автоматизируют вспомогательные процессы: зажим, подачу, поворот болванки, замену резца, отведение пыли. Современные станки с программным управлением оснащаются несколькими манипуляторами или одним универсальным, который управляется ЧПУ.

Узел измерительных и контрольных приспособлений — создан для контроля над выполнением основных задач. Эти устройства следят за состоянием основных механизмов, размерами болванки и готовой детали. В наиболее автоматизированных станках данные контроля передаются в узел управления, который подает сигналы для корректировки.

Токарно-винторезный станок 16К20

Паспорт станка 16К20 содержит основные пункты и разделы, которые описывают устройство основных узлов, принцип их работы, требования к обслуживанию, ремонту, наладку оборудования. А также в нем описаны технические характеристики 16К20.

В отличие от своего предшественника, токарного станка 1К62, токарному станку 16К20 присущи следующие качества:

• надежность;
• долговечность;
• высокая производительность;
• высокое качество обработки;
• безопасность;
• простая конструкция;
• простота в обслуживании.

Назначение

Токарный станок модели 16К20 проектировался для выполнения разнообразных работ. На нем можно точить наружные и внутренние поверхности в виде цилиндров, конусов, разных профилей; растачивать внутренние поверхности; обрабатывать торцы; нарезать несколько типов наружной и внутренней резьбы; обрабатывать осевым инструментом; отрезать, подрезать и прочие операции.

Главным движением является вращение шпинделя с закрепленной заготовкой в патроне. Инструмент, закрепленный на суппорте в резцедержателе, осуществляет прямолинейное вдоль или поперек станины движение подачи.

Заводская маркировка и обозначение

На основании буквенно-цифрового индекса маркировки станка обозначение можно расшифровать следующим образом:

• 1 — станки токарные;
• 6 — станки винторезные;
• К — прошедший модернизацию;
• 20 — параметр, характеризующий станок — размер высоты центров в сантиметрах.

Технические характеристики

Обрабатываемая деталь:

• окружность детали над направляющими — 400 мм;
• окружность детали над суппортом — 220 мм;
• наибольшая длина заготовки зажатой в центрах — 1500 мм;
• максимальный вес заготовки, зажимаемой в патроне — 300 кг;
• максимальный вес заготовки, закрепляемой в центрах — 1300 кг.

Шпиндель:

• точностной класс — Н согласно ГОСТ 8–82 ;
• посадочный место на шпинделе — 6К согласно ГОСТ 12593–72 ;
• посадочный конус на шпинделе — Морзе 6, М80;
• отверстие в валу шпинделя — 55 мм;
• крутящий момент — 2 тыс. Нм.

Обороты шпинделя:

• количество ступеней — 12;
• частоты прямого вращения — max 12,5 min 2000 об/мин;
• частоты обратного вращения — max 19 min 2420 об/мин.

Подачи:

• вдоль станины — 42;
• поперек станины — 42;
• продольные рабочие — 0,7−4,16 мм/об;
• поперечные рабочие — 0,035−2,08 мм/об.

Резьбы:

• число метрических — 45;
• число дюймовых — 28;
• число модульных — 38;
• число питчевых — 37;
• нарезаемые архимедовой спиралью — 5.

Смещения узлов:

• максимальное продольное перемещение пиноли — 200 мм;
• поперечное смещение передней бабки — ± 15 мм.

Инструмент:

• максимальный размер резца — 25 мм.

Электрооборудование, мощность двигателей:

• главный привод — 10 тыс. Вт;
• привод подач — 705 Вт;
• насос СОЖ — 120 Вт.

Габариты:

• размеры станка (ДхШхВ) — 3200×1166×1324 мм;
• общий вес — 3035 кг.

Конструкция станка

Токарный станок 16К20, технические характеристики которого во многом зависят от механизмов, состоит из:

• бабка шпиндельная (передняя);
• защитное ограждение патрона;
• патрон;
• каретка;
• защитный экран;
• суппорт;
• механизм отключения;
• система СОЖ;
• задняя бабка;
• шкаф с электрооборудованием;
• станина;
• фартук;
• рукоятка переключения прямого и обратного вращения на шпинделе;
• тумба с двигателем главного движения;
• коробка подач;
• гитара.

Для обработки деталей, имеющих большую длину в комплекте, поставляется люнет для токарного станка 16К20, а вообще то два. Неподвижный люнет закрепляется на каретке, а подвижный люнет на станине, на ее направляющих. Они дают возможность поддержки деталей в диапазоне диаметров 20−130 мм.

Технический паспорт на токарный станок содержит электрическую схему управления. В ее состав входят три цепи. Для каждой своя характеристика, имеющая разные параметры:

• управление — 110 В;
• нагрузка — 380 В;
• освещение — 24 В.

Некоторые модели токарных станков комплектуются двигателями, работающими от сети 220 В. О данной конструктивной особенности указывается в обязательном порядке в паспорте станка.

Основные узлы

Коробка скоростей расположена непосредственно в шпиндельной бабке станка. При включении фрикционной муфты вращение от шкива, сидящего на валу, передается на зубчатый венец и далее через двойной скользящий блок на вал. Изменение положения скользящих блоков в коробке скоростей осуществляется рукоятками через соответствующие рычажные системы. Управление главным фрикционом осуществляется с помощью реечной передачи.

Коробка подач станка — унифицированный узел. Типовая конструкция закрытой коробки с валами, обеспечивающими основной ряд подач, содержащей два двойных передвижных зубчатых блоков и три зубчатые муфты, множительного механизма с валами, обеспечивающего изменения основного ряда — получение четырех основных передаточных отношений 1/8, 1/4, 1/2 и 1, механизма передачи вращения на ходовой винт или валик с зубчатой муфтой и муфтой обгона.

В состав суппорта входит каретка, которая перемещается вдоль по направляющим станины. Одна напрявляющая плоская, а другая треугольная, поперечные салазки, поворотная часть, резцовые салазки, резцедержатель. Салазки перемещаются по направляющим каретки типа «ласточкин хвост» посредством передачи винт-гайка или через систему зубчатых передач, либо вручную от маховичка. Резцедержатель поворачивается либо на 90° относительно вертикальной оси и фиксируется рукояткой, либо ее можно закреплять без фиксации в любом промежуточном положении.

Задняя бабка крепится на направляющих станины с помощью планки при повороте рукоятки. Перемещение пиноли с центром осуществляется при вращении винта с помощью маховичка. При этом гайка жестко связана с пинолью. Пиноль может быть закреплена в требуемом положении поворотом рукоятки. Заднюю бабку можно перемещать механически, соединение ее специальным прихватом с кареткой суппорта.

Принцип работы

Деталь закрепляют в патроне. Круговое вращение коробка скоростей получает через ременную передачу, связанную с валом электродвигателя. Двигатель расположен в передней тумбе станины. Обрабатывающий инструмент устанавливается в поворотный резцедержатель, который закрепляется на суппорте. Он получает продольное и поперечное перемещения от ходового винта (при нарезании резьбы резцом) или ходового валика через коробку подач и фартук.

Коробка подач предназначена для включения, выключения, реверсирования и регулирования величины подач. А фартук преобразовывает вращательное движение ходового винта или валика в продольное, поступательное перемещение суппорта.

Задняя бабка предназначена для поддержания заготовки. А также в ней закрепляется и перемещается осевой инструмент, который предназначен для обработки отверстий.

Органы управления

За какие функции отвечают органы управления станка:

• включение подачи для нарезания резьбы;
• выбор оборотов шпинделя;
• выбор шага резьбы;
• выбор нарезания резьбы (правая, левая);
• установка оборотов шпинделя;
• подключение рейки для нарезания резьбы;
• зажим резцовой головки;
• поперечная подача;
• кнопки «Пуск», «Стоп»;
• перемещение верхнего суппорта;
• ускоренное перемещение;
• зажим пиноли;
• включение СОЖ;
• силовой переключатель;
• фиксация задней бабки;
• освещение;
• перемещение пиноли;
• реверс шпинделя;
• подключение маточной гайки;
• продольное перемещение;
• включение вращения шпинделя;
• установка подачи.

Эксплуатация

Перед началом использования станка 16К20 необходимо изучить руководство по эксплуатации. В нем говорится, что станок должен эксплуатироваться при:

• влажности 80%;
• температуре 10−30 °C;
• типе производства — мелкосерийном, штучном.

Ремонт

За время длительной эксплуатации должен проводиться ремонт станка 16К20 согласно установленного графика. Рекомендуемый цикл для двусменной работы — 5 лет (до капитального ремонта). Межремонтный цикл включает в себя: осмотр — 10, малый ремонт — 5, средний ремонт — 2. Перечень проводимых работ можно найти в паспорте станка.

Содержание

• 1 Виды токарных станков
  • 1.1 Токарно-винторезный станок
  • 1.2 Точность токарно-винторезных станков
  • 1.3 Токарно-карусельные
  • 1.4 Лоботокарный станок
  • 1.5 Токарно-револьверный станок
  • 1.6 Автомат продольного точения
  • 1.7 Многошпиндельный токарный автомат
  • 1.8 Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• 2 Станки с ЧПУ
• 3 Интересные факты
• 4 См. также
• 5 Ссылки

Виды токарных станков

Классификация изделий проходит по нескольким основаниям. Основные особенности и характеристики можно понять из маркировки. Рассмотрим, какие критерии являются основополагающими при выборе.

Класс точности работы токарного станка

Здесь все предельно просто. Чем лучше заточены инструменты, выверен чертеж, тем точнее будет результат. Но между ручным и автоматизированным процессом есть ощутимая разница. Оборудование, оснащенное ЧПУ, имеет большое преимущество перед трудом вручную. Особенно это касается мелких деталей.

Буква, поставленная в маркировке, характеризует класс точности. Приведем их в порядке возрастания от нормального до особо высокого в этой таблице: