Главная > Отопление > Изучаем токарный станок по металлу: строение механизмов, основные детали, части и узлы. Основные узлы токарно-винторезных станков Назначение станины токарного станка

Изучаем токарный станок по металлу: строение механизмов, основные детали, части и узлы. Основные узлы токарно-винторезных станков Назначение станины токарного станка

С помощью любого , посредством которого может выполняться обработка как металлических, так и неметаллических деталей, осуществляются операции точения.

Конструктивные элементы станков токарно-винторезной группы

Любой , относящийся к категории универсального оборудования, позволяет выполнять следующие виды обработки деталей из различных материалов:

развертывание отверстий;
обтачивание и растачивание поверхностей различной конфигурации: фасонных, конических, цилиндрических;
выполнение зенкерования и сверления;
обработка торцов и их подрезка;
нарезание резьбы различного типа.

Универсальный любой модели состоит из типовых узлов и механизмов, к которым относятся:

суппорт станка;
передняя и задняя бабка;
коробка, обеспечивающая регулировку скоростей;
несущая станина;
шпиндель;
электрическое оборудование;
тумбы оборудования;
гитары шестерен;
ходовой валик;
фартук оборудования;
коробка, обеспечивающая выбор и смену подач;
основной элемент , отличающий его от обычной токарной модели - ходовой винт.

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.

Для обеспечения управления всеми рабочими системами в оснащение токарно-винторезных станков входят различные рукоятки и рычаги. Сюда, в частности, относятся:

рукоятка, за счет которой выполняется изменение скорости вращения шпинделя;
орган управления, отвечающий за выбор параметров нарезаемой резьбы (шаг и подача);
рукоятка, отвечающая за выбор категории шага нарезаемой резьбы - увеличенного или нормального;
орган управления, определяющий направление движения салазок (продольное или поперечное);
рукоятка для управления верхними салазками;
элемент управления для включения и отключения вращения ходового винта;
управляющий элемент для выбора направления нарезаемой резьбы;
включение и отключение основного двигателя;
элемент, отвечающий за фиксацию пиноли и автоматический запуск продольной подачи;
так называемый штурвал, который отвечает за передвижение пиноли;
орган управления параметрами подачи;
управления параметрами перемещения суппорта;
элемент, отвечающий за фиксацию задней бабки;
элемент управления направлением движения шпинделя, а также его остановкой.

Классификация универсальных токарных станков

Выделяют в зависимости от нескольких параметров, к числу которых относятся:

масса оборудования;
максимальная длина детали, допускаемой к обработке на токарно-винторезном станке;
максимальный диаметр такой детали.

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 , 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.

Универсальные токарные станки могут иметь различный вес. Так, по данному параметру оборудование относят к одной из следующих категорий:

тяжелые станки, вес которых может доходить до 400 тонн (на токарно-винторезных станках данной категории можно обрабатывать детали с диаметром 1600–4000 мм);
станки весом до 15 тонн (на таком оборудовании можно обрабатывать детали диаметром 600–1250 мм);
оборудование массой до 4 тонн (с допустимым диаметром обрабатываемых деталей 250–500 мм);
легкие станки, вес которых не превышает 0,5 тонн (на таком оборудовании можно обрабатывать детали с диаметром 100–200 мм).

Легкий универсальный токарный станок - это настольная модель, которая используется, как правило, в домашних мастерских или на небольших предприятиях.

Наиболее распространенными типами предприятий с такими токарно-винторезными станками являются:

опытно-экспериментальные участки предприятий различных отраслей промышленности;
предприятия, занимающиеся производством часовых механизмов;
заводы, выпускающие приборы и контрольно-измерительное оборудование.

Токарно-винторезными станками тяжелой группы оснащают предприятия энергетической и машиностроительной отрасли. Устройства этого типа также применяют для обработки элементов специальных механизмов и узлов – деталей:

турбинных механизмов;
для оснащения железнодорожного транспорта (колесных пар и др.);
для комплектации тяжелого прокатного оборудования.

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 данного типа и возможность его быстрой переналадки делает его просто незаменимым в тех ситуациях, когда необходимо быстро перейти на выпуск деталей другой модификации.

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.

Появление большого станочного парка, состоящего из механизмов различных типов и модификаций, позволило в той или иной степени автоматизировать процесс обработки металлоизделий. Токарные станки являются одними из самых распространенных не только на производстве.

В продаже есть и , которые не имеют таких возможностей, как их «взрослые» аналоги, но, тем не менее, успешно эксплуатируются в быту или небольших специализированных мастерских. О том, как устроены станки для производства токарных работ, и поговорим.

Согласно классификации металлорежущего оборудования, токарные станки относятся к 1-й группе. Все они отличаются спецификой выполнения технологических операций, точностью и рядом других параметров. Отсюда и некоторые различия в конструкции отдельных элементов, а также в комплектации. Поэтому далее – лишь общая информация по устройству токарных станков, предназначенных для обработки металлоизделий.

Конструкция токарного станка

Рассмотрим на примере револьверной модели как наиболее распространенной. На рисунках все хорошо видно, поэтому будет достаточно отдельных пояснений.

Шпиндельная (передняя) бабка , в зависимости от модели и производителя, бывает из чугуна или листового (но толстого) железа. На ней, кроме самого шпинделя, расположен переключатель скоростей.

Для большего понимания устройства следует разобраться, за счет чего и как это происходит. Практика эксплуатации токарных станков показывает, что это одно из наиболее слабых мест любого агрегата. По своей конструкции эта часть станка мало чем отличается от механической коробки передач автомобиля. Внутри – набор шестерен, закрепленных на осях, расположенных на различных уровнях.

Комбинация, по которой они соединяются друг с другом, определяет скорость вращения шпинделя. В станках наполовину или полностью автоматизированных, этот параметр задается переключателем. В зависимости от положения его ламелей напряжение +24 В поступает на управляющий элемент – эл/магнитную муфту, срабатывание которой и позволяет перейти с одного режима на другой.

На качество токарных работ существенно влияет люфт шпинделя. Как правило, он является следствием предельной выработки одного из подшипников – переднего или заднего. Иногда замены требуют оба.

Суппорт

На нем установлен резцедержатель. Его перемещение вправо-влево может осуществляться механически или вручную.

Составные части токарного станка

Каретка.
Салазки поперечные.
Держатель резца.
Фартук. Исполнение этой конструктивной части у разных моделей может сильно отличаться.
Салазки резцовые.

Задняя бабка

Она выполняет двойную функцию. Если в шпинделе закрепить металлический образец, а в задней бабке – сверло, то можно производить операцию сверления, перемещая каретку влево. Зафиксировав в данной части станка конец габаритной металлозаготовки, получится вести соответствующие токарные работы. В этом случае обрабатывающим инструментом является резец, который токарь «ведет» в нужном ему направлении.

Некоторые исполнения задних бабок имеют не обычную (традиционную), а вращающуюся сердцевину. Это позволяет повысить скорость токарных работ.

Короб с элементами автоматики (на станках с ручным приводом он отсутствует)

В нем находятся двигатель, трансформатор и ряд органов управления (кнопка «пуск/стоп», сигнальные лампы и так далее). Более современные модели, относящиеся к категории тяжелые, оснащены эл/шкафом.

Все схемы токарных станков рассчитаны на пониженные напряжения (от 12 до 36 В). Это связано с тем, что вероятный пробой изоляции цепи 220 В (а все части оборудования металлические) приведет к самым печальным последствиям.

Типы токарных станков

Классификация довольно сложная, так как она производится по нескольким параметрам (виду работ, степени автоматизации, весу и тому подобное). Поэтому лишь общий обзор наиболее известных разновидностей.

Полу- и автоматы.
Одно- или многошпиндельные.
Револьверные.
Винторезные.

Многорезцовые

Карусельные

Затыловочные

Маркировка токарных станков

Она буквенно-цифровая. Расшифровка позиций (слева направо) в обозначении изделий следующая.

1-я (цифра). Для токарных станков – всегда «1».
2-я (цифра или буква). Тип оборудования. К примеру, для карусельного станка это «5», лобового – «6», винторезного – «И».
3-я (число). Главный параметр (в дм). За него обычно принимается высота центров.
4-я (буква). Проставляется не всегда. Указывает на особенности токарного станка. К примеру, литера «Т» свидетельствует о том, что он модифицирован; «П» – повышенной точности, и так далее.

Основные характеристики

У каждого токарного станка – свои возможности. На что в первую очередь обратить внимание?

Максимальное сечение металлозаготовки, которую можно зажать в шпинделе.
Расстояние между центрами бабок при их крайнем положении. От этого зависит максимальная длина образца, который получится обработать.
Предельная толщина металлической детали. Определяется расстоянием от оси шпиндель – задняя бабка до суппорта.

Модификаций токарных станков довольно много, но если вникнуть в их конструкцию, то принципиальных отличий нет. Основная разница – в компоновке станков, местоположении некоторых узлов и их исполнении (форма, размеры и тому подобное). К каждому изделию производитель обязательно прилагает комплект документации, по которой, имея общее понятие об устройстве токарного станка, с нюансами разобраться труда не составит.

За точность установки и обработки детали в токарных станках отвечают специальные узлы - токарные бабки.

Шпиндельная (передняя) бабка - устройство токарного станка, предназначенное для сообщения заготовке вращательного движения. Обрабатываемая деталь закрепляется в цангу, патрон, планшайбу, установленную на шпинделе или фиксируется центрами между передней и задней бабками. Частота вращения заготовки и его направление могут регулироваться.

Задняя (упорная) бабка - узел токарного станка для фиксации (поджатия) обрабатываемых заготовок с помощью упорного или вращающегося центра, а также для установки режущего инструмента: сверл, зенкеров, разверток.

Устройство бабки токарного станка (шпиндельный узел)

Передняя бабка состоит из шпинделя, установленного в корпус, узла изменения направления вращения и регулировки оборотов, механизма пуска и останова.

Корпус шпиндельного устройства может иметь различную форму, отливается, как правило, из чугуна. В современных станках в жестком корпусе передней бабки имеются точные отверстия для установки передних и задних подшипников шпинделя.

Передача вращательного движения от двигателя к шпинделю осуществляется посредством клиновых ремней и шестерней зубчатой передачи. В станках токарной группы с ЧПУ энкодер воспринимает вращение шпинделя и преобразует его в электрический импульс, посылаемый в модуль ЧПУ. В свою очередь, контроллер управляет работой серводвигателя привода для постепенного (не дискретного) регулирования частоты оборотов шпинделя.

Шпиндельный узел, как правило, имеет систему циркуляционной смазки.

Шпиндель - полый внутри вал, изготовленный из углеродистой стали, в отверстие которого пропускают длинномерные заготовки. Установлен шпиндель в корпус передней бабки посредством переднего и заднего подшипниковых узлов.

Торец шпинделя токарных станков зарубежного производства соответствует ISO 702/1. На современных станках ЧПУ , в зависимости от запросов потребителя, геометрия торца шпинделя может быть изменена. На торец устанавливается зажимное устройство: токарный патрон, цанга, планшайба, упорный центр.

Посадочные поверхности торца шпинделя имеют обработку не ниже 6 квалитета (в прецизионных станках значительно выше), при изготовлении поверхность подвергается закалке и шлифовке (Ra не ниже 1,25), а ее наружный диаметр строго концентричен оси вращения. В противном случае радиальное и торцевое биение патрона или другого зажимного устройства, установленного на шпиндель, будут превышать допустимые значения. Это скажется на точности обработки заготовки.

В связи с этим, при замене зажимной оснастки посадочные поверхности шпинделя необходимо оберегать от различного рода повреждений, а также проверять биение вновь установленных патрона или цанги.

Проверка точности

Геометрическую точность обработки, например, на токарных станках с ЧПУ проверяют таким образом: в токарный патрон зажимается заготовка диаметром 200 мм длиной 500 мм и обтачивается по цилиндрической поверхности без поджима задней бабкой. Допустимое отклонение от цилиндричности - 0,04 мм на длине 300 мм от торца патрона.

При неудовлетворительных результатах проводят регулировку передней бабки токарного станка: установку оптимальных зазоров в радиально-упорных и упорных подшипниках шпинделя, воспринимающих радиальное и осевое усилие при работе оборудования.

Устройство задней бабки токарного станка

Упорная бабка состоит из плиты (основания, опирающегося на направляющие станины, корпуса со втулкой, в которую установлена рабочая пиноль, маховика (колеса перемещения пиноли)) и рукояток фиксации пиноли и задней бабки. В передней части пиноли имеется коническое отверстие, служащее для установки и фиксации приспособлений и инструмента.

Токарно-винторезные станки — многофункциональное металлообрабатывающее оборудование, способное выполнять целый спектр технологических операций, среди которых обточка, расточка, обработка торцов, зенкерование, развертывание и подрезка.

В данной статье рассмотрено устройство, функциональное назначение, принцип работы и возможности станков токарной группы. Мы изучим рынок на предмет наиболее распространенных моделей и ознакомимся с их техническими характеристиками.

1 Назначение, особенности конструкции

Универсальный токарно-винторезный станок предназначен для обработки деталей из черных и цветных металлов. Помимо вышеуказанных операций на таких агрегатах можно выполнять нарезание резьбы (модульной, питчевой, метрической и дюймовой), а также точение конусообразных конструкций. Комплектация станков вспомогательными устройствами позволяет значительно расширить их функциональность, добавив возможность выполнения шлифовки, радиального сверления, фрезерования.

Данное оборудование имеет сравнительно большие размеры и вес, поэтому в частных мастерских оно встречается достаточно редко (за исключением станций СТО, где станки используются для обточки автомобильных деталей). Основными сферами эксплуатации таких механизмов является мелкосерийное и единичное производство, однако токарно-винторезный станок с ЧПУ нередко используется в условиях массового производства.

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из следующих основных узлов:

станина;
передняя и задняя бабка;
шпиндель;
суппорт;
коробка подач.

Рассмотрим устройство токарно-винторезного станка более детально.

1.1 Станина

Станина является одним из базовых узлов, по которому перемещаются суппорт и задняя бабка, также станина выступает в качестве несущей опоры под обе бабки (заднюю и переднюю). Сама станина состоит из двух стальных балок, соединенных поперечными ребрами жесткости. На каждой из балок имеется по две направляющие, на правой обе направляющие призматические, на левой — внутренняя направляющая плоская.

Передняя бабка фиксируется на левом конце станины, на правом — задняя, положение которой можно регулировать перемещая ее вдоль станины. По наружным направляющим конструкции перемещается каретка. Параллельность направляющих непосредственно влияет на точность обработки деталей.

1.2 Передняя и задняя бабка

Назначение передней бабки — фиксация обрабатываемой заготовки и передача на нее вращения от электродвигателя. Вращение заготовке сообщает шпиндель, расположенный внутри корпуса бабки. Снаружи ее корпуса смонтированы рукоятки для управления коробкой скоростей, позволяющие регулировать частоту оборотов шпинделя.

Задняя бабка поддерживает правую сторону детали. При использовании вспомогательного инструмента, в нее устанавливаются сверла, метчики, развертки и т.д. В зависимости от конструктивных особенностей бабки классифицируются на два вида — с обычным и вращающимся центром. Последним вариантом комплектуются современные станки для скоростного нарезания, тогда как агрегаты для тяжелых работ оснащаются стандартными бабками.

Корпус бабок обеих типов располагается на опорной плите, смонтированной на станине. В переднем конце бабки находится пиноль с посадочным гнездом для установки центра либо рабочего инструмента. Корпус бабки можно регулировать в поперечной плоскости, что позволяет обрабатывать пологие конуса.

1.3 Шпиндель

Наиболее важным рабочим узлом любого токарно-винторезного оборудование является шпиндель. Это полый стальной вал, на торце которого расположено коническое отверстие, которое монтируется передний центр станка. Полость шпинделя необходима для возможности установки прутка, посредством которого из посадочного гнезда выбивается центр.

Шпиндель в стандартных станках смонтирован на подшипники скольжения, однако в высокоскоростном оборудовании применяются более жесткие подшипники качения. Крайне важным условием правильной работы станка является отсутствие люфта при вращении шпинделя, поскольку при его наличии колебания будут передаваться на деталь, что снизить точность ее обработки. Именно от качества и надежности используемых подшипников зависит эксплуатационная выносливость данного узла.

1.4 Коробка подач

Коробка подач, сообщающая вращение от шпинделя к суппорту, имеет следующие основные узлы:

гитара;
ходовой винт;
ходовой вал;
трензель;
гитара.

Назначение трензеля — регулировка направления подачи, гитары — получение требуемой частоты хода. В фартуке располагаются механизмы, которые преобразуют вращение ходового вала в поступательное перемещение рабочего инструмента. Некоторые токарно-винторезные станки вместо полноценной коробки подач могут иметь упрощенный реверсный механизм, позволяющий изменять только направление движения ходового вала.

1.5 Суппорт

Назначение суппорта — изменение положения резцедержателя, фиксирующего рабочий инструмент, в поперечной, продольной и наклонной плоскостях. Суппорт является одним из наиболее габаритных узлов станка, он состоит из нижней плиты, на которой установлены продольные салазки (каретка). Сверху салазок смонтированы поперечные направляющие, на них располагается поворотная часть суппорта.

Универсальный токарно-винторезный станок в процессе эксплуатации теряет точность регулировки суппорта, причиной этого является появления зазора на боковых поверхностях направляющих суппорта. Уменьшить данный зазор позволяет нехитрый ремонт — необходимо лишь подтянуть специальную клиновую планку.

Тип устанавливаемого на суппорт резцедержателя непосредственно зависит от класса токарного станка. В легком оборудовании используются одноместные конструкции в виде цилиндрического корпуса с внутренней полостью, стягивающейся с помощью винта. На крупногабаритном оборудовании промышленного класса используются резцедержатели четырехгранного типа с поворотными головками, обеспечивающие максимальную прочность фиксации резца.

1.6 Обзор конструкции токарно-винторезных станков (видео)

2 Распространенные модели Станков

Любой универсальный токарно-винторезный станок по металлу имеет два ключевых параметра, определяющих его функциональные возможности. Это высота центров (расстояние от оси вращения шпинделя до верхнего контура станины), от которого зависит максимальный диаметр обрабатываемых деталей, и расстояние между центрами, влияющее на наибольшую длину обработки.

Наиболее распространенным оборудованием отечественного производства является токарно-винторезный станок 16К40, имеющий класс точности обработки «Н», в соответствии с положениями ГОСТ №8-82Е. Данный агрегат выполняет такие операции как растачивание, точение, сверление и нарезание резьбы.

16К40 относится к оборудованию среднетяжелого типа, его вес составляет 7.1 тонну, а размеры — 578*185*162 см. Рассмотрим технические характеристики данной модели: