20.03.2020

1. Назначение и описание
2. Виды токарных станков
3. Как устроен токарный станок, из чего он состоит
4. Схема токарного станка со всеми основными устройствами
5. Что делает токарный станок, как он работает
6. Управление токарным станком: как включить устройство и начать работу
7. Как установить и настроить токарный станок
8. Как выбрать токарный станок по металлу и разобрать маркировку

Точение – один из наиболее популярных и востребованных способов металлообработки. В данной статье мы расскажем про устройство универсального токарного станка по металлу, что это за оборудование, какие у него технические характеристики, как выбрать и установить подходящий и провести на нём обработку.

Фактически любое предприятие, работающее со сталью, имеет в цеху агрегат, способный вытачивать из заготовки цилиндрической формы нужные элементы, например, валы.

Сама конструкция применяется не только для работы с металлическими изделиями, но и с другими материалами. Первые прародители установок были созданы еще в 7 веке до нашей эры. Они использовались преимущественно для дерева или кости и имели примитивный механизм обрабатывания: деревянная станина, не самые прочные зажимы и ручной привод. Однако суть операции осталась прежней.

И только в начале восемнадцатого столетия появились первые модели, которые предназначались для работы на цехах с металлическими заготовками.

Сейчас современные аппараты имеют электрический привод, крепкое основание, прочный инструмент из инструментальной стали. Некоторые машины оснащены числовым программным обеспечением, то есть имеют высокую степень автоматизации.

Суть операции по металлообработке заключается в следующем. С двух сторон необработанный материал зажимается специальными фиксаторами. Шпиндели начинают вращение, вместе с ними, соответственно, приходит в движение и сама заготовка. Затем начинает двигаться инструмент. Он имеет несколько осей – направляющих, в зависимости от модификации оборудования. Посмотрим, как выглядит токарный станок на изображении:

Затем используются различные инструменты. Резец снимает верхний слой с поверхности, производя основную операцию – точение. Универсальные аппараты также дополнительно обладают способностью делать отверстия, наносить резьбу.

Рассмотрим, какое назначение имеет данный агрегат. Он выполняет следующие функции:

• ● выработка винторезных метчиков и плашек – можно сделать из прутка полноценный болт, саморез;
• ● создание конуса – полного или усеченного, сплошного или полого;
• ● развертка отверстий – глухих или сплошных, их последующее шлифование, различная обработка;
• ● обрезка краев, торцевых частей;
• ● разрезка одного элемента на два и более.

Универсальные агрегаты имеют максимальный набор функций. Однако классическая старая модель может выполнять немногие задачи. Основной является снятие верхнего слоя металла с цилиндрической заготовки.

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:

Масса

Любое оборудование для металлообработки имеет значительный вес. В большинстве случаев требуется дополнительное укрепление полов, например, заливка бетонного основания. Обычно такие тяжелые конструкции помещаются на первом этаже. 

От того, к какому классу относится агрегат, зависит то, что можно сделать на токарном станке, то есть – с чем работать. Небольшие установки хорошо справятся с мелкими деталями. Но если стоит вопрос об обработке в целях машиностроения, то зачастую его недостаточно. Посмотрим в небольшой таблице, какие разновидности различают:

Степень автоматизации

Чем более автоматизированно работает машина, тем меньше физического труда должен применять сотрудник. Токарь испытывает меньше воздействия на свое здоровье на производстве, поскольку не обязан постоянно испытывать усталость, а также влияние высокого уровня шума.

Второе достоинство автоматов – ускорение всех процессов, повышение производительности. Особенно это касается серийного производства, когда все изготовление поставлено на конвейер.

Третье преимущество – уменьшение количества ошибок и увеличение точности. Обычно любые погрешности и дефекты  – следствие ошибочных действий токаря. Отсутствие издержек на дефективные заготовки поможет существенно сэкономить. Рассмотрим, как работать на токарном станке по металлу, в зависимости от степени автоматизации:

• ● С ручным управлением. Привод двух основных движений (вращение и подача) механизирован. Но перемещение инструмента, установка заготовки, фиксация, снятие стружки, подача смазки – все это нужно делать вручную.
• ● Полуавтомат. Все перечисленные выше процедуры управляются компьютером. Исключением является постановка и снятие детали.
• ● Автомат. Самые прогрессивные модели, в основном они оснащены пультом ЧПУ. Оператор исключительно контролирует самостоятельную работу машины.

Широкий выбор автоматических установок представлен в интернет-магазине «Сармат». Их применение будет экономически выгодно не только на крупных заводах, но и на небольших мелкосерийных производствах.

Гибкость системы

Есть классические машины, а есть ГПУ, то есть гибкий производственный модуль. Второй отличается тем, что на нем можно быстро и просто перенастраивать назначение работы. То есть переходить с одного цикла на другой. Это выгодно, когда на производстве находится целая серия изделий с разным типоразмером.

Специальное назначение в обработке металла

Есть ряд машин, которые обладают уникальными возможностями. Они используются исключительно для одной операции, но выполняют ее максимально качественно и точно.

Универсальность

То, что можно делать на разных видах токарных станков, зависит от многозадачности. Универсальные аппараты имеют множество инструментов, а также обладают возможностью перемещения суппорта во многих направлениях. Классические агрегаты обладают только двумя осями движения, в то время как есть до 6 направлений.

Практически все изделия с ЧПУ дают возможность выполнять много задач, в том числе винторезные, все они представлены выше.

Старые модели обычно не оснащены пультом управления и имеют узкую направленность. Модернизация на производстве часто включает замену устаревших конструкций на более универсальные. Это позволяет не только ускорить производственный процесс, но и сократить трудозатраты, в некотором случае – рабочие места, так как теперь с новыми аппаратами множество действий за то же время может выполнить один оператор.

Как устроен такой токарный станок? Конструкция всех установок включает в себя следующие узлы:

• ● Станина. Это металлическое основание, которое держит на себе весь вес остальных элементов, а также обрабатываемую деталь. Также к ней крепятся все остальные части.
• ● Фартук. Отвечает за преобразование энергии в движение.
• ● Бабки. Их две – одна просто отвечает за фиксацию, другая включает в себя двигатель и шпиндель, который удерживает и одновременно вращает заготовку.
• ● Суппорт. Он отвечает за инструмент – его перемещение и фиксирование.
• ● Коробка подач и прочие элементы, позволяющие изменять скорость и направление движения подвижных узлов.
• ● Числовой пульт управления, который, в свою очередь, включает дисплей, шкаф с кнопками и саму программу.

Это основные части, но есть и дополнительные системы, например, подача смазывающей и охлаждающей жидкости или отвод стружек.

После словесного описания давайте посмотрим на реальный чертеж изделия:

На изображении мы видим универсальный прибор, который оснащен возможностью не только выполнять точение, но и нарезать резьбу.

Вот еще одна схематическая фотография реального агрегата:

На ней мы видим помимо основных и второстепенные составляющие:

• ● Передняя и задняя тумбы. Это элемент станины, который несет на себе основную нагрузку. При конструировании учитывается также пощадь поверхности. Вторая их задача – обеспечение достаточной высоты для комфортной работы токаря.
• ● На фартуке расположено колесо и рукоятка для перемещения продольных и поперечных салазок.
• ● На задней бабке расположены также винты для фиксации.
• ● Посередине мы видим подвижный блок, который оснащен ручкой крепления резцедержателя и затяжной головкой – здесь устанавливается инструмент.

Что делает токарный станок, как он работает

Принцип работы оборудования довольно прост. Электродвигатель генерирует подачу энергии, которая в коробке скоростей превращается в силу движения – вращение передается на шпиндель или планшайбу. Эти элементы заставляют вращаться заготовку.

Одновременно с этим начинает двигаться суппорт. Вне зависимости от уровня автоматизации, существуют горизонтальные и вертикальные аппараты. Это влияет на то, какая ось передвижения инструмента является основной.

Таким образом, движения только два – вращение и подача. Оператор направляет суппорт в нужное место. Режущая часть снимает верхний слой с металлической поверхности, образуется стружка.

Сперва необходимо установить заготовку в двух шпинделях и проверить надежность крепления. Если на большой скорости один из держателей вылетит из своего места, возможны тяжелые последствия, как для аппаратуры, так и для инженера. Второй этап – выбор и установка инструмента. При классических задачах используются резцы, иногда могут понадобится сверла или метчики (при сверлении отверстий и нанесении внутренней резьбы). В оборудовании, оснащенном ЧПУ обе эти операции часто выполняются автоматически. На полуавтоматах это делает оператор.

Дальнейшие действия могут быть различными в зависимости от типа машины.

На автомате:

• ● Разработать проект, ввести данные в систему управления.
• ● Включить токарный станок.
• ● Следить за правильным исполнением процедуры.

Для ручного производства:

• ● Произвести включение двигателя.
• ● С помощью коробки скоростей выбрать оптимальное число вращений в секунду.
• ● Ручками и колесом управлять за передвижением суппорта, срезая нужный размер верхнего слоя.

Также на разных этапах должен проводиться контрольный замер. Затем можно произвести шлифовку.

Сперва необходимо выбрать подходящее место. Это должен быть первый этаж (либо следует заблаговременно использовать укрепленные потолочные перекрытия). Пол может быть земляным или бетонным. Само помещение должно иметь:

• ● хорошую вентиляцию;
• ● яркое освещение;
• ● меры по пожарной безопасности.

При работе с крупногабаритными элементами следует оснастить рабочее место подъемным механизмом, а также подъездной дорожкой – часто устанавливают рельсы. Для небольших деталей необходимо оборудовать отдельную тумбу для их размещения. Также понадобится зона для инструментов.

Толщина и тип фундамента зависит от массы оборудования. Основание может быть местным (заливка небольшого бетонного слоя непосредственно под станину) или общим, когда требуются стяжки и болты.

Настройка агрегата должна проводиться специалистами. Без уверенности в работоспособности и безопасности изделия включение не рекомендуется. Компания «Сармат» не только занимается реализацией профессионального оборудования для металлообработки, но и производит настройку всех важных систем.

На данном изображении показана установка аппарата на бетонном полу:

При покупке необходимо отталкиваться от:

• ● Потребностей производства. Для мелкосерийной и эксклюзивной работы нужны универсальные устройства, которые можно перепрограммировать.
• ● Типа завода. В зависимости от размера обрабатываемых деталей (машиностроение или создание мелких элементов) потребуется разный вид машин по массе.
• ● Помещения цеха. Иногда удобнее установить вертикальные агрегаты вместо горизонтальных – они занимают меньше места, но подходят не для любых заготовок.
• ● Стоимости. Чем выше класс точности и больше функций, тем дороже стоит устройство. Мы не рекомендуем брать бывшие в употреблении аппараты, так как они могут быть просто испорчены неправильным обращением. А ремонт обойдется дороже, чем покупка нового.

Уделяйте внимание маркировке. На ней представлена вся необходимая информация и особенные технические характеристики. 

Широкий ассортимент продукции представлен в каталоге интернет-магазина «Сармат». Компания занимается реализацией металлообрабатывающей техники с числовым пультом управления. Здесь можно купить оборудование разного ценового сегмента с высокой точностью.

В статье мы постарались разобрать все об универсальных токарных станках и о том, как на нем нарезать резьбу, производить обработку металла, делать отверстия. При работе придерживайтесь техники безопасности.

типы, конструкция, принцип работы, УП

Токарный станок с ЧПУ – прибор станочного типа, работающий при помощи системы числового программного управления. Этот агрегат позволяет выполнять изготовление различных изделий высокой точности. Благодаря системе ЧПУ устройство может работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме. При этом вмешательство оператора в обработку деталей сводится к минимуму.

Предназначение

Токарные станки с ЧПУ – современные варианты стандартных станочных аналогов, оснащенные рядом дополнительных функций, одной из которых является наличие системы ЧПУ. Такие устройства предназначены для обработки металлических заготовок токарным способом, но могут быть использованы и для работы с другими материалами. Благодаря этому токарные станки превратились в универсальные приборы, используемые в различных областях. Основная область применения – в заводских условиях и в быту.

С использованием станков с ЧПУ:

• производится внешнее и внутренне вытачивание деталей;
• изготовляются конусообразные элементы, или имеющие другие сложные формы;
• выполняется продольная обработка заготовки;
• производится черновая и чистовая обработка;
• регулируется длина деталей;
• вытачиваются пазы, выемки, отверстия;
• нарезается резьба дюймового и метрического типа.

Этот станок способен справиться с задачей практически любого уровня сложности. Поэтому область применения станков с ЧПУ для токарных работ – на предприятиях, занимающихся серийным производством деталей. Также использование токарных станков отмечается на частом производстве в малом бизнесе.

Классификация

Данные машины бывают трех типов:

• контурного;
• позиционного;
• адаптивного.

Первый тип включает приборы, работающие по заданной траектории. Такие агрегаты требуют контроля со стороны оператора. Ко второму типу относятся станки, способные выполнять обработку на устройстве точечным образом. Третий тип объединяет возможности контурного и позиционного станка.

Станки отечественного производства поступают в продажу с определенной маркировкой, при помощи которой можно определить возможности оборудования. Маркировка включает букву и цифру. Наиболее распространенные модели имеют маркировки:

• Ф1 – рабочий механизм выполняет обработку по заранее заданным координатам;
• Ф2 – рабочий механизм осуществляет точечную обработку;
• Ф3 – задается траектория, по которой выполняется точение на станках с ЧПУ под контролем оператора;
• Ф4 – комбинированная обработка, объединяющая возможности контурных и позиционных станков.

Также токарные станки с программным управлением отличаются:

• расположением оси шпинделя;
• расположением направляющих;
• конструкционными особенностями;
• видом осуществляемой обработки.

Приборы с числовым программным управлением делятся по уровням точности, каждому из которых соответствует определенная маркировка:

• Н – нормальная;
• П – повышенная;
• В – высокая;
• А – особо-высокая;
• С – особо точные устройства (только мастер-станки).

Маркировка выбирается в зависимости от того, где планируется применение станочного прибора. Если в маркировке отечественного станка присутствует буква «С», это указывает на наличие дополнительных возможностей устройства.

Конструкция

В отличие от более старых аналогов современные станки, имеющие числовое программное управление, обладают более высоким показателем жесткости, и позволяют выполнить сложную обработку детали за более короткий период. Эти преимущества обусловлены конструкционными особенностями:

• отсутствием зазоров между придаточными элементами;
• высоким уровнем прочности несущих элементов, узлов агрегата и других комплектующих;
• минимальной длиной кинетических цепей и количеством механических передач;
• наличием сигнализаторов обратной связи;
• повышенной устойчивостью к вибрационным нагрузкам, возникающим при обработке деталей;
• наличием специальных систем, созданных для снижения иска тепловых деформаций.

Токарная обработка на станках обеспечивается благодаря направляющим. Этим комплектующие подвержены износу, но устойчивы к трению. Элементы конструкции взаимосвязаны между собой, и работают в одном режиме. Это условие связано с высокой точностью изделий.

Базовая конструкция токарного станка состоит из:

• станины;
• шпиндельной или передней бабки;
• суппорта;
• коробки подач;
• электрической части;
• револьверных головок.

Станина – основа оборудования, на которой размещаются остальные компоненты станочного прибора. Передняя бабка состоит из двух основных элементов агрегата: коробки скоростей и шпинделя. Суппорт включает нижнюю и верхнюю каретку – элементы, фиксирующие рабочий механизм. Суппорт получает движение через коробку подач. Устройство работает при помощи электромотора. Этот компонент аналогичен для различных моделей токарных станков, и может отличаться только мощностью. При помощи револьверных головок выполняется автоматическая замена инструмента.

При работе с габаритными заготовками могут использоваться станки, в конструкцию которых входят специальные тумбы. Они используются для фиксации детали на нужной высоте.

В продаже также имеются токарные центры, добавляющие токарному станку функции фрезеровочного аппарата.

Принцип работы

Работа на токарных станках с ЧПУ зависит от характеристик используемого прибора. Выбор станка зависит от:

• допустимого показателя толщины обрабатываемой заготовки;
• максимального расстояние, которое можно установить между центральными частями бабок;
• допустимого диаметра детали, устанавливаемой над суппортом.

Задняя бабка используется для установки фрезы, или другого рабочего инструмента. Движение бабки выполняется по траектории рельс, расположенных на станине. Длина перемещения равна размерам заготовки. Вдоль обрабатываемой детали перемещается рабочий инструмент, движение которого зависит от каретки. Суппорт отвечает за то, чтобы его положение не сбилось в ходе точения.

Одиночный держатель применяется для простой обработки станками. Более сложные задачи выполняются при помощи головок, способных разместить несколько резцов. Наибольшее количество резцов составляет четыре.

Использованию деталей при помощи такого устройства следует отдать предпочтение при работе со сложными формами.

Электромотор использует ременную передачу. Она способна обеспечить высокую производительность. Недостаток такой передачи заключается в растягивании ремня. Чтобы производительность сохранялась на высоком уровне, ремень периодически подтягивается.

Несмотря на то, что условно токарное оборудование с числовым программным управлением относится к автоматизированным системам, роль оператора в работе прибора очень важна. В обязанности оператора входит:

• выбор рабочего инструмента, необходимого для обработки на современном станке конкретной заготовки в соответствии с размерами и материалом;
• наладка станочного оборудования;
• тестирование агрегата перед запуском;
• внесение корректив в работу станка в случае необходимости;
• проверка готовых деталей на соответствие требований.

Оператор станка отвечает за работу современного токарного станка, контролирует ее выполнение, а также принимает меры безопасности при возникновении непредвиденных ситуаций. В случае поломки агрегата оператор оценивает степень проблемы, и выполняет ремонт, если это возможно. Также оператор должен уметь создавать управляющие программы, работать с ними, и изменять в случае возникновения ошибки. Это условие является обязательными при работе с устройствами ЧПУ.

Управляющая программа

Токарный станок с ЧПУ выполняет обработки детали на основе параметров управляющей программы (УП). Изготовление деталей без нее невозможно. Выбор управляющей программы зависит от области применения. Она может быть разработана самостоятельно специалистом, или приобретена уже готовой. Второй способ используется при изготовлении станком деталей со стандартными параметрами.

В большинстве же случаев при применении станков для производства новых деталей требуется создание индивидуальной управляющей программы. УП состоит из набора последовательных действий, необходимых для изготовления конкретной детали.

При помощи команд настраивается:

• перемещение рабочих инструментов;
• перемещение заготовки;
• скорость токарной обработки детали.

Программа пишется при помощи специального софта, устанавливаемого на компьютер. Для создания УП чаще всего используются приложения:

• AutoCAD;
• T-FlexCAD;
• NanoCAD;
• ArtCam;
• SolidWorks.

Управляющая программа создается в несколько этапов. На первом этапе разрабатывается трехмерная модель будущей заготовки. Эта работа осуществляется дизайнерами-программистами, использующими вышеуказанное программное обеспечение. После этого модель сохраняется в файл определенного формата, совместимого с управляющим блоком станка.

На втором этапе выполняется создание управляющей программы. Она включает комплекс команд, которые при последовательном выполнении создают реальную заготовку по ранее разработанной трехмерной модели. Управляющая программа также сохраняется в отдельный файл, который можно считывать со съемных носителей.

На третьем этапе УП загружается управляющий блок токарного станка, и запускается. Первый запуск является пробным, поскольку часто возникает необходимость в доработке программы. В этом случае сохраняются ошибки, при помощи программа которых программа корректируется, и снова загружается в ЧПУ станка. Если тестовый запуск показал соответствие нужным требованиям, разработка программы официально завершена, и ее можно использовать для чистовой обработки, и запускать в серийное производство.