Устройство токарного станка по металлу – конструкция, схема, основные узлы

Устройство токарного станка по металлу – конструкция, схема, основные узлы

По сути, устройство токарного станка, вне зависимости от его модели и уровня функциональности, включает в себя типовые конструктивные элементы, которые и определяют технические возможности такого оборудования. Конструкция любого станка, относящегося к категории оборудования токарной группы, состоит из таких основных элементов, как передняя и задняя бабка, суппорт, фартук устройства, коробка для изменения скоростей, коробка подач, шпиндель оборудования и приводной электродвигатель.

Основные части токарного станка по металлу

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.

Читайте также  Удельная теплоемкость алюминия
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.

Передняя бабка

Детали, расположенные в передней бабке служат для поддержки и вращения заготовки, во время её обработки. Здесь же находятся узлы, регулирующие скорость вращения детали. К ним относятся:

  • шпиндель;
  • 2 подшипника;
  • шкив;
  • коробка скоростей, отвечающая за регулировку скорости вращения.

Передняя бабка отдельно от станка

Основная деталь передней бабки в устройстве токарного станка – шпиндель. С правой его стороны, обращённой в сторону задней бабки, есть резьба. К ней крепится патроны, удерживающие обрабатываемую деталь. Сам шпиндель устанавливается на два подшипника. Точность работ, выполняемых на станке, зависит от состояния шпиндельного узла.

Коробка скоростей вид сверху

В передней бабке находится гитара сменных шестерен, которая предназначается для передачи вращения и крутящего момента с выходного вала коробки скоростей на вал коробки подач для нарезания различных резьб. Наладка подачи суппорта осуществляется путем подбора и перестановки различных зубчатых колес.

Конструкция и принцип работы

Рассмотрим конструкцию на примере одного из популярных и массовых универсальных токарно-винторезных станков 1К62 (рис. 2). Разработан был этот станок в 1954 Московским станкостроительным заводом в году и до сих пор выпускается с небольшими модификациями. Универсальный станок 1К62 оказался настолько удачным, что по его образу и подобию выпускались аналогичные станки на многих станкостроительных предприятиях. Также похожие конструкции параллельно разрабатывались зарубежными предприятиями независимо от отечественных производителей.

Рисунок 2. Схема универсального токарного станка 1К62.

Основанием станка, на котором закрепляются остальные узлы и элементы, называется станина (4).

В передней части станка располагается так называемая передняя бабка (1) со шпинделем (14) в качестве основного рабочего органа. В передней бабке имеется коробка скоростей (13), которая предназначена для изменения скорости вращения шпинделя.

Коробка передач (10) служат для передачи вращательного движения на суппорт при помощи ходового винта. Работает в непосредственной связке со шпинделем (рис. 3).

Рисунок 3. Шпиндель универсального токарного станка.

Ходовой винт (7) служит для выставления определенной скорости подачи в процессе нарезания резьбы. Ходовой валик (8) предназначен для обработки других поверхностей, не связанных с нарезанием резьбы.

В фартуке (6) происходит преобразование вращения ходового винта (рис.4) или валика в поступательное движение суппорта (2).

Рисунок 4. Примеры ходовых винтов.

В суппорте закрепляется металлорежущий инструмент и производится подача к обрабатываемой детали. Суппорт имеет возможность закрепления в нем одновременно четырех различных резцов, которые можно быстро сменить поворотом каретки (рис. 5). Резцовая каретка на некоторых модификациях имеет несколько степеней свободы, что позволяет выполнять обработку недоступных для стандартных токарных станков поверхностей. Перемещается суппорт на так называемых салазках.

Рисунок 5. Резцовая каретка.

Задняя бабка (3) имеет пиноль (рис. 6) для монтажа приспособления, поддерживающего обрабатываемую деталь, или установки стержневого инструмента (развертки, сверла, зенкера и др.), при помощи которого производится сверление или обработка осевого отверстия в заготовке.

Рисунок 6. Пиноль.

Станина устанавливается на тумбах (5) и (9). Тумбы играют роль подставок и имеют ряд настроек, которые позволяют выставить станок в горизонтальное положение даже на неровной поверхности.

Гитара сменных шестерен (11) в совокупности с коробкой скоростей предназначена для регулировки передаточных чисел и изменения соотношения между скоростью вращения шпинделя и скоростью подачи инструмента.

Блок электроаппаратуры (12) включает в себя электродвигатель, управляющую, контрольную и предохранительную электроаппаратуру.

§ 8. Устройство токарного станка по обработке древесины

Вы уже научились изготовлять цилиндрические и конические детали ручными инструментами. Легче, быстрее и удобнее можно обрабатывать такие детали на токарных станках. Токарными называют станки, в которых заготовка вращается, а режущий инструмент перемещается вдоль или поперёк её оси.

В школьных мастерских учащиеся работают на токарных станках для обработки древесины СТД-120М. На таком станке можно выполнять следующие операции: точение наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, сверление, прорезание канавок, обработку торцевых поверхностей, отрезку заготовок.

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки 190 мм. Наибольшая длина точения 500 мм. Шпиндель станка имеет две скорости вращения: 840 об/мин и 1860 об/мин. Высота центров над уровнем станины 120 мм. Габариты станка: 1250 х 575 х х 550 мм. Масса станка примерно равна 100 кг.

Станок СТД-120М (рис. 20) устанавливают на основание 1, в качестве которого используют специальную подставку или стол. Станок имеет станину 3 с направляющими, на которой крепятся все части станка: передняя бабка 7 со шпинделем, который приводится во вращение от электродвигателя 2 с помощью ремённой передачи, задняя бабка 10, подручник 9. Рабочая зона станка защищена со всех сторон ограждением с защитным экраном 11 из органического стекла.

Рис. 20. Токарный станок для обработки древесины: 1 — основание (стол); 2 — электродвигатель; 3 — станина с направляющими; 4 — ограждение ремённой передачи; 5 — кнопочный выключатель; 6 — светильник; 7 — передняя бабка: 8 — шпиндель; 9 — подручник; 10 — задняя бабка; 11 — защитный экран

Для местного освещения зоны резания служит светильник 6. На кнопочном выключателе 5 кнопка включения окрашена чёрным цветом, а выключения — красным.

В передней бабке (рис. 21, а) имеется шпиндель 3 — вал, установленный в шариковых подшипниках 4 и получающий вращение от электродвигателя с помощью ремённой передачи 1, 2. Конец шпинделя имеет резьбу, на которую навинчивают необходимые приспособления для крепления левого конца заготовки.

Рис. 21. Основные части станка СГГД-120М: а — передняя бабка: 1 — клиновой ремень ремённой передачи; 2 — двухступенчатый шкив; 3 — шпиндель; 4 — подшипник шариковый; 5 — крепёжный винт; б — задняя бабка: 1 — пиноль; 2 — центр; 3 — рукоятка зажима; 4 — винтовой механизм; 5 — маховик; 6 — крепёжный винт; в — подручник в сборе: 1 — подручник; 2 — каретка (держатель); 3 — рукоятка стопора; 4 — рукоятки крепления каретки

Читайте также  Масса листа

Задняя бабка (рис. 21, б) может перемещаться вдоль направляющих станины и закрепляется неподвижно крепёжным винтом 6. Правый конец длинной заготовки поджимают центром 2, размещённым в пиноли (выдвижной втулке) 1 задней бабки. Центр перемещают с помощью винтового механизма 4 вращением маховика 5 и закрепляют рукояткой зажима 3.

Подручник (рис. 21, в) служит опорой для режущего инструмента (стамесок). Он находится в каретке (держателе) 2, может поворачиваться и фиксироваться рукояткой стопора 3. Каретка может перемещаться по направляющим как вдоль, так и поперёк станины и закрепляться в нужном положении поворотом рукояток 4.

Для крепления заготовок используют следующие приспособления, которые навинчивают на резьбовой конец шпинделя: патрон, трезубец, планшайбу. Патрон (рис. 22, а и 23, а) применяют для закрепления в нём небольших коротких заготовок. Заготовку с одного конца обрабатывают на конус, вворачивают её этим концом в патрон и кренят винтом.

Рис. 22. Приспособления для закрепления заготовок: а — патрон; б — трезубец; в — планшайба

Трезубец (рис. 22, б и 23, б) служит для закрепления длинных заготовок, второй конец которых поджимают задним центром. Для надёжной установки трезубца в левом торце заготовки делают ножовкой пропил на глубину 5. 8 мм, а для надёжного поджатия заготовки задним центром в середине правого торца сверлят отверстие ∅ 3. 4 мм или делают углубление с помощью кернера.

Рис. 23. Крепление заготовки: а — в патроне винтом: б — с помощью трезубца заднего центра: в. г, д — на планшайбе: 1 — заготовка; 2 — планшайба; 3 — шило; 4 — отвёртка: 5 — шурупы; 6 — шпиндель; 7 — подручник; 8 — режущий инструмент (стамеска)

Планшайба (рис. 22, в и 23, в-д) предназначена для закрепления плоских заготовок большого диаметра и небольшой длины, например заготовок для изготовления декоративных тарелок, ваз, шкатулок и др. Планшайбу прикладывают к заготовке и шилом размечают центры крепежных отверстий (см. рис. 23, в). После этого в размеченных центрах прокалывают шилом или просверливают глухие отверстия глубиной, равной длине ввинчиваемой части шурупа (обычно 15. 20 мм). Затем шурупами (саморезами) скрепляют заготовку с планшайбой (см. рис. 23, г) и навинчивают планшайбу с заготовкой па шпиндель станка (см. рис. 23, д). Чтобы ввинченные шурупы не попали в зону резания заготовки на ней размечают линию глубины расположения шурупов.

Различают несколько видов точения. Продольное, при котором режущий инструмент (стамеска) во время вращения детали перемещается вдоль оси заготовки (рис. 24, а). Поперечное, когда стамеска перемещается поперёк оси заготовки (рис. 24, 6). Продольно-поперечное, при котором инструмент перемещается одновременно и вдоль оси, и поперёк оси вращения заготовки (рис. 24, в).

Рис. 24. Вилы точения: а — продольное; б — поперечное; в — продольно-поперечное

Станок СТД-120М может быть подключён к установке для сбора стружки и древесной ныли, что уменьшает количество мусора в мастерской.

Будьте внимательны при работе на токарном станке. Малейшая небрежность в работе, невыполнение правил безопасной работы и обслуживания могут привести к поломке оборудования и серьёзным травмам.

Правила безопасной работы

  1. Не включать станок без разрешения учителя.
  2. Работать на станке можно только в спецодежде и защитных очках.
  3. Работать только при опущенном защитном экране.
  4. Не опираться на станок, не класть на него инструменты и заготовки.
  5. Не отходить от включённого станка.

В настоящее время на предприятиях применяют токарные станки-автоматы и автоматические линии, работающие по заданной программе на необходимых режимах. Обслуживают такие станки и выполняют токарные работы токари.

Знакомимся с профессиями

Токарь — одна из наиболее распространённых рабочих профессий по обработке древесины и металла. Токарь должен знать устройство станков, уметь читать чертежи, знать назначение и способы применения различных инструментов и приспособлений, уметь пользоваться контрольно-измерительными приборами, разбираться в свойствах древесины, металлов, сплавов и др.

Практическая работа № 9

Изучение устройства токарного станка для обработки древесины

  1. Ознакомьтесь с устройством токарного станка по рисункам 20 и 21 или плакатам, имеющимся в мастерской.
  2. Проверьте соответствие станка, установленного в мастерской, вашему росту. Подберите подставку под ноги, чтобы ладонь правой руки, опущенной и согнутой под углом 90°, находилась не ниже уровня центра станка.
  3. Проверьте вместе с учителем исправность защитного экрана станка.
  4. При выключенном станке рассмотрите переднюю бабку, подручник и заднюю бабку.
  5. Руководствуясь рисунками 21, в и 24, а, б, установите и закрепите подручник сначала для продольного, а затем для поперечного точения.
  6. Рассмотрите патрон, трезубец и планшайбу. Вставьте короткую заготовку в патрон и закрепите её винтом. Наверните патрон на резьбовой конец шпинделя до упора.
  7. С разрешения учителя включите станок кнопкой «пуск»* и остановите вращение шпинделя кнопкой «стоп» (красного цвета).
  8. Заполните таблицу в рабочей тетради.

Найдите в Интернете историю появления токарного станка, рассмотрите современные станки. Сравните их.

Новые слова и понятия

Токарный станок, передняя бабка, задняя бабка, подручник, патрон, трезубец, планшайба, точение: продольное, поперечное, продольно-поперечное; токарь.

3 Описание шпинделя токарного станка

Шпиндель – это пустотелый стальной вал с отверстием конической формы. Данный узел агрегата по металлу считается самым главным (многие другие основные узлы станка созданы для обеспечения работы шпинделя). В нем имеется отверстие (коническое), предназначенное для монтажа разнообразных инструментов, оправок и переднего центра (чертеж токарного оборудования указывает, какие именно приспособления можно крепить в указанном отверстии).

На шпинделе предусмотрена резьба. На нее можно закрепить планшайбу на токарный станок по металлу либо патрон, который центрируется посредством буртика на шейке. На некоторых агрегатах на шпинделе есть еще и специальная канавка. При быстрой остановке шпинделя она исключает опасность не контролированного свертывания патрона. Чтобы узнать, есть такая канавка на той или иной токарной установке, следует тщательно изучить чертеж станка, где указываются все его основные и дополнительные части.

Исправность шпинделя и его правильное вращение являются ключевыми условиями для токарной обработки любой детали. Важно добиться того, чтобы этот узел не имел в радиальном и осевом направлении в подшипниках ни малейшего люфта, а также слабины. В тех случаях, когда возникают указанные негативные явления, резцедержатель и инструмент в нем начинают дрожать, что приводит к ухудшению качества обработки.

На большинстве известных агрегатов отечественного производства (например, на станке 1М63 или на станке 1Е61М) вращение шпинделя происходит в подшипниках скольжения. Хотя есть и оборудование с роликовыми и шариковыми подшипниками качения, которые считаются более жесткими и используются по этой причине на станках с большими скоростями обработки заготовок.

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.

Читайте также  Срок годности газового баллона

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

Особенности конструкции

Токарно-винторезный станок состоит из унифицированных узлов и механизмов обеспечивающие фиксацию и вращение заготовки, а также рабочее движение резца. Основные узлы и детали оборудования:

  • станина;
  • суппорт станка;
  • коробка регулировка скорости;
  • передняя бабка;
  • задняя бабка;
  • шпиндель;
  • двигатель;
  • тумбы оборудования;
  • гитары шестерен;
  • коробка выбора и смены подач;
  • фартук;
  • ходовой валик;
  • ходовой винт.

Следует отметить, что основные узлы токарно-винторезных станков различных производителей имеют одинаковую схему расположения и сходные наименования. Во многих случаях они идентичны и взаимозаменяемые.

Маркировка токарных станков

Для того чтобы выбрать необходимый аппарат было проще, а специалист мог бы сразу понять его назначения и получить необходимые знания о характеристиках, все устройства имеют буквенно-цифровое обозначение. Каждый символ в нем несет определенную информацию:

первый символ. Он показывает, к какой группе относится станок. Любой аппарат токарной группы обозначается цифрой 1;

второй символ. После первой или второй цифры может располагаться литера, которая обычно обозначает изготовителя станка или его поколение;

третий символ. Цифра, идущая после литеры или же после первого символа, обозначает тип станка;

четвертый и последующие символы. Это цифры, которые указывают основные параметры станка;

последний символ. После цифра может располагаться еще одна литера, которая обозначает модификацию станка или класс точности.