Общие сведения о токарных станках

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.