Металлорежущий станок — это технологическая машина, предназначенная для обработки материалов резанием с целью получения деталей заданных форм и размеров (с требуемыми точностью и качеством обработанной поверхности). На станках обрабатывают заготовки не только из металла, но и из других материалов, поэтому термин «металлорежущий станок» стал условным.
Станки токарные предназначены для обработки поверхностей, имеющих форму тел вращения, преимущественно лезвийным инструментом и выполнения самых разнообразных операций, а именно: обработка наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб и спиралей; отрезки, сверления, зенкерования и развертывания отверстий. Эти станки используются главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производств.
Токарные станки — самый распространенный тип металлообрабатывающего оборудования. Токарное оборудование, предназначенное для обработки металла, бывает разных типов: напольное, настольное — в зависимости от целей использования. Кроме того различают станки с ЧПУ и без него.
Любой металлообрабатывающий токарный станок (включая современные центры по обработке металлов) работает в соответствии с принципом: заготовка, предназначенная для обработки, жестко закрепляется в патроне, закрепленном на шпинделе, вращающимся посредством приводного механизма с заданной частотой.
Токарная обработка — это механическая обработка резанием наружных и внутренних поверхностей вращения, в том числе цилиндрических и конических, торцевание, отрезание, снятие фасок, обработка галтелей, прорезание канавок, нарезание внутренних и наружных резьб на токарных станках. Точение — одна из самых древних технических операций, которая была механизирована с помощью примитивного токарного станка.
Вращательное движение заготовки называют главным движением резания, а поступательное движение режущего инструмента — движением подачи. Различают также вспомогательные движения, которые не имеют непосредственного отношения к процессу резания, но обеспечивают транспортирование и закрепление заготовки на станке, его включение и изменение частоты вращения заготовки или скорости поступательного движения инструмента и др.
При токарной обработке измерительные инструменты применяются для определения размеров, формы и взаимного расположения отдельных поверхностей деталей как в процессе их изготовления, так и после окончательной обработки. В единичном и мелкосерийном производстве используются универсальные измерительные инструменты — штангенциркули, микрометры, нутромеры и др., а в крупносерийном и массовом — предельные калибры.
Если рассматривать принцип работы токарного станка, то вращение заготовки будет осуществляться от привода главного движения, которое обеспечивается исключительно благодаря ступенчатому или бесступенчатому регулятору частоты вращения шпинделя. В целом, скорость его вращения всегда контролируема и может подстраиваться по мере необходимости. Режущий инструмент к заготовке подается поступательным движением цепью подачи. Первое звено этой цепи – шпиндель, а последнее – зубчато-реечная передача. В некоторых случаях их могут заменять ходовой винт и маточная гайка – их можно встретить при нарезании резьбы на токарно-винторезном станке.
Шпиндельный узел любого токарного станка должен быть жестким и устойчивым к вибрациям. Подшипники качения в большинстве случаев выступают попутно и опорами шпинделя. На передней части этого элемента нередко ставится планшайба или же зажимной патрон, которые служат для надежной фиксации заготовок. Задняя бабка токарных станков применяется при обработке деталей в центрах, а также служит для фиксации сверл, зенкеров или же разверток. Иными словами, в нее может крепиться весь сверлильный инструмент или же инструмент, который фиксируется по типу сверл.
Что касательно привода токарного станка, то он может состоять из односкоростного или многоскоростного асинхронного электродвигателя. Некоторые модели оснащают многоступенчатой коробкой, а некоторые оснащают вариаторами. Реже можно встретить регулируемый электродвигатель постоянного тока, а также коробку скоростей тяжелого типа. В ряде случаев могут использоваться и другие приводы для токарных станков, например, гидравлические, однако такие случаи крайне редки.
Токарные станки с ЧПУ
Мелкосерийное производство не может быть эффективно устроено без автоматизации производства, что и привело к появлению токарных станков на базе числового программного управления. Безусловно, это оборудование имеет специфическое управление, по сравнению с простыми аналогами токарных станков. Станина подобных станков иногда может быть оснащена наклонными направляющими, что дает возможность беспрепятственно удалять стружку, а также защищает рабочее пространство. У подобного оборудования зона резания всегда прикрывается специальными защитными кожухами.
Если говорить о станках на базе ЧПУ, то в них можно спрограммировать переключение скоростей шпинделя, задать параметры продольного и поперечного перемещения суппорта с автоматическим регулированием параметра подачи инструмента, настроить быстрое перемещение суппорта, запрограммировать поворот револьверной головки, указать оборудованию время запуска и остановки электромотора. Если имеется в наличии патрон под несколько инструментов, то можно даже запрограммировать автоматическую замену инструмента.
Что касаемо центровых станков, то в них нередко используют самозажимные патроны и автоматические задние бабки. Подача в таком случае будет обеспечиваться от штатных электродвигателей или же моторов постоянного тока.
Наладка режущих инструментов должна производиться вне токарного станка, при этом для этих целей должны использоваться специальные устройства и шаблоны. В рамках токарного станка должна производиться только замена и установка режущего инструмента в специальные резцедержатели или патроны.
Категория универсальных токарных станков зачастую используется только в рамках единичного или же мелкосерийного производства. Если станок будет оснащен специальными приспособлениями, например, электрокопировальным суппортом или же автоматизированными патронами, то их область применения нередко расширяется до серийного уровня. Дело в том, что они привлекательны предельно большим функционалом и обеспечивают высокую производительность труда.
Что касательно массового производства, то здесь чаще всего используют токарные станки автоматического и полуавтоматического типа. Обслуживание такого рода оборудования зачастую сводится только к периодической переналадке, подаче материала на станок и забору готовых изделий. Полуавтоматы отличаются тем, что в них нет автоматизации загрузки и выгрузки деталей из оборудования. Автоматическое управление станком осуществляется посредством распределительного вала, на котором установлены разного размера кулачки.
Если классифицировать на группы автоматические станки по принципу осуществления вспомогательных движений, то их можно разделить на три категории:
1. Станки, которые оснащены только одним распределительным валом, который вращается с постоянной частотой. Вал будет управлять рабочими и вспомогательными движениями. Данная схема зачастую используется в автоматических станках небольших размеров, имеющих минимальное количество холостых движений.
2. Станки с одним распределительным валом, но которые имеют две частоты вращения. Малая частота вращения присутствует на рабочих операциях, а большая на холостых. Как правило, подобная схема используется в многошпиндельных станках полуавтоматического типа.
3. Токарные станки, которые помимо распределительного вала имеют еще и быстроходный вал, посредством которого и осуществляются холостые движения.