Как работает токарный станок по металлу

Токарное дело появилось на заре промышленной революции и с тех пор прошло длинный путь эволюции. В наше время профессия токаря успела утратить привлекательность для молодых людей. Но с другой стороны с появлением большого количества станков с программным управлением, токарное дело обретает новое звучание и переходит в разряд инженерного искусства. Детали токарной обработки применяются в машиностроении, электроэнергетике, строительстве и других областях промышленности и техники.

Основные принципы токарной обработки

Для начинающих токарное дело кажется темным лесом, полным непонятных терминов. Хотя на самом деле суть процесса токарного точения довольно проста. Главный инструмент токаря — это станок в котором зажатая деталь вращается на высокой скорости, а режущий элемент производит обрабатывающие процессы по дереву, металлу или пластику.

Обрабатываться могут самые различные материалы. Наиболее востребованным материалом в токарном деле безусловно является сталь.

Но исторически все начиналось с обработки дерева, 12 еще действующих токарных станков Петра Первого до сих пор сохранились в коллекции Эрмитажа. Русский царь увлекался ремеслами, но токарная обработка деревянных и металлических деталей была его любимым занятием.

Современные станки, конечно, гораздо сложнее первых деревянных образцов. Но базовый принцип сохраняется, несмотря на появление электрического двигателя вместо ручного привода и многократное увеличение в размерах.

Токарный станок состоит из нескольких базовых элементов:

• станина, на которую крепятся все остальные элементы;
• передняя бабка с двигателем и шпинделем для фиксации детали;
• суппорт движущийся по направляющим в станине, с расположенным на нем резцом;
• задняя бабка с фиксатором габаритных деталей.

Деталь зажимается, привод сообщает ей вращение и, регулируя положения режущего или фрезеровочного инструмента, производится обработка материала.

Устройство токарного станка

Стандартные токарные операции, которые применяются и в металлообработке, и в обработке дерева это:

1. точение сфер, конусных и цилиндрических заготовок;
2. торцевание;
3. нарезка канавок, внутри и снаружи деталей;
4. отрезание;
5. центровка;
6. сверловка;
7. нарезка резьбы, снаружи и изнутри;
8. зенкерование.

Каждая операция требует специальный инструмент, который подбирают в соответствии с материалом, требуемой точностью обработки и конструктивных особенностей станка.

Виды оборудования для токарной обработки

В советское время существовала разветвленная сеть профессиональных училищ, в которых молодые люди после школы могли освоить профессию токаря совершенно бесплатно. Обучающая программа включала теоретическую часть практическую работу на учебном станке в стенах училища и производственную практику. Одним из самых важных элементов теоретической подготовки наряду с изучением свойств металла было обучение владению инструментом. Без понимания того для чего нужен каждый вид резца, как он устанавливается в станке и под каким углом происходит обработка профессиональный токарь никак обойтись не сможет. Сейчас каталоги токарных резцов и фрез — это многотомные справочники и пособия для токаря огромного формата. Разнообразие оснастки, разработанной для любых тонкостей операций металлообработке сравнимо с классификацией видов в биологии. Основные инструменты, без которых точно не обойдется ни одно производство и можно проводить большинство операций — это резцы:

• проходные, служат для обтачивания;
• расточные, позволяют точить глухие отверстия;
• отрезные, для нарезки;
• резьбовые нужны для нарезания резьбы на заготовках;
• фасонные;
• прорезные;
• галтельные.

Виды токарных резцов

Обучение работе на токарном станке включает подготовку к работе со всеми видами этих резцов. И для каждого инструмента необходима точная спецификация фиксации инструмента. Угла заточки, угла под которым резец подходит к детали, скорости подачи. При этом все параметры будут меняться со сменой материала. Даже у стали в зависимости от наличия различных присадок процесс обработки настраивается отдельно.

Станки, которые можно сейчас встретить у производителей очень сильно различаются по ряду параметров:

• по габаритам: от настольных станков в домашнюю мастерскую, до промышленных машин в десятки тонн для обработки деталей гидроэлектростанций;
• по способу управления: ручные, с ЧПУ, полностью автоматические комплексы;
• по обрабатываемым материалам: для дерева, металла, твердых пластиков.

Первые опыты начинающего токаря начинаются с изучения токарного станка, общих принципов работы и самых простых операций по нарезке деталей. Дальше с ростом навыков, работы со станком и теоретической подготовки можно переходить к новым работам, например, по нарезке резьбы или проточке.

Виды токарных работ

Но прогресс в умениях дело далеко не быстрое, придется привыкнуть к мысли о долгом кропотливом обучении. В профессиональных училищах срок подготовки занимает 3 года плюс производственная практика, которая совершенно по-другому преподносит теоретические знания.

Разряды токарей

С ростом профессиональной подготовки токарь может подтверждать свои умения сдает экзаменов для перехода в следующий разряд, чем выше разряд, тем больших теоретических знаний необходимо специалисту и, тем более, тонкое владение инструментов он должен демонстрировать

• токарь 2-го разряда владеет навыками работы на универсальных станках, с деталями 12-14 квалитета;
• токарь 3-го разряда подтвердил навыки по наладке универсальных станков, работы с плазмотроном, заточке резцов, готов обрабатывать детали 7-10 квалитета;
• токарь 4-го разряда выполняет плазменно-механическую обработку, управляет санками с тремя и более суппортами, нарезает двухзаходные резьбы;
• токарь 5-го разряда обрабатывает сложные детали до 6-7 квалитета точности, обрабатывать высоколегированные стали и накатывать многозаходные резьбы;
• токарь 6 разряда высшая ступень профессионального мастерства, специалист работает с 5 квалитетом и может выполнять настройку тонкого инструмента, с несколькими сопряженными поверхностями.

Сдача экзаменов для перехода от разряда к разряду разделена периодом не менее года.

Последний шестой разряд свидетельствует о весьма высокой подготовке в теоретической части, практических навыках обработки деталей и настройке станков. Заработная плата такого специалиста может превышать оплату профессионального инженера.

И иногда от специалиста с уникальными токарными навыками может полностью зависеть производственный процесс на предприятии. Сдача экзаменов по специальности токарное дело открыта во многих профессиональных обучающих центрах, обычно для экзамена потребуется дополнительно пройти обучающий курс и оплатить переподготовку и сам экзамен.

Как стать профессионалом в металлообработке

Обучение токарному делу, как, например, в профессии врача, длится целую жизнь, кроме существенного объема теоретической информации, книг и практических навыков которые предстоит освоит стоит есть постоянно обновляющийся парк техники, требующий изучения, токарные станки развиваются. Также увеличивается номенклатура обрабатываемых материалов, появляются новые композитные и полимерные материалы с неизученными свойствами.

Скачать учебное пособие по токарному делу

Помочь в овладении профессии могут уроки по токарному делу и обработке металлов от более опытных коллег и преподавателей. Сейчас в интернете стала доступна библиотека технической литературы по обработке металлов: справочники, пособия токаря и учебники. Дополнительное образование требует времени, которого постоянно не хватает, и денег, которые тоже не будут лишними, но эти затраты с лихвой окупятся в будущем.

Техника безопасности

Токарные работы требуют кроме всего прочего подготовки в технике безопасности на токарном станке. Первое с чего начинается обучение — это базовые понятия техники безопасности, при их нарушении есть риск получить травмы рук, глаз, а в самых печальных случаях пренебрежение техникой безопасности грозит смертельным исходом

• спецодежда должна плотно прилегать к телу, работать необходимо в защитных очках и рабочих ботинках с металлическим подноском;
• в зоне работы не должно быть посторонних предметов, нельзя загромождать рабочее место;
• необходимо контролировать надежное крепление заготовки в фиксаторе;
• строго запрещено передавать что-либо над работающим станком, удалять стружку руками, а не сметкой, останавливать патрон во время движения, отходить от работающего станка;
• после завершения рабочего дня, токарь приводит в порядок рабочее место, очистить его от металлических отходов и обрезков протереть и разложить инструмент и оснастку в шкафы для инструмента;
• мастер постоянно контролирует уровень смазочно-охлаждающей жидкости, целостность электропроводки, отсутствие повреждений корпуса.

Техника безопасности на токарном производстве

Токарное дело интересное, но сложное занятие, требующее постоянного обучения, осваивать которое увлекательное занятие. Привлекательность этого мастерства не только в получении профессии или подсобном использовании, но и в оригинальном хобби. Вытачивание на станке оригинальных поделок доставляет удовольствие точно не меньшее, чем собирание марок или вязание, а оригинальные стальные сувениры смогут по-настоящему удивить друзей. А ценность настоящих профессионалов токарного дела на рынке труда обеспечит постоянную занятость.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Один из способов, который сегодня позволяет изготавливать изделия из металла — токарная работа. Используя методики токарной обработки можно изготавливать детали различных форм и размеров, с геометрически правильными параметрами. Этот способ позволяет полностью убирать ненужный слой материала.

Если вы решили заняться токарной обработкой, необходимо ознакомиться с правилами, разобраться, как пользоваться токарным станком, и соблюдать технику безопасности.

Как включить токарный станок

Включите электродвигатель прибора при помощи пусковых кнопок.

При помощи кнопки «Пуск» запустите вращение шпинделя, а рукоятку поверните влево до отказа.

Переведите в требуемое положение рукоятки на коробке подач.

Рукоять, которая находится на фартуке, переведите в вертикальное положение.

Как работать на токарном станке по металлу

Научиться работать с малогабаритным аппаратом несложно и, если вы будете использовать станок для домашних нужд, не придётся тратить много времени на обучение. Главное — запомните определённые правила, которые помогут правильно и чётко изготавливать детали. Кроме этого не забывайте о правилах безопасности.

Если вы решили использовать токарный станок, первое, чему стоит научиться, — обрабатывать заготовки. Это позволит работать с деталями различной формы и длины, которые установлены между центрами передней и задней бабок. Во время работы заготовка постоянно вращается вокруг своей оси, а режущий элемент также беспрерывно движется.

Обработка заготовок сводится к тому, что при сближении режущего элемента и детали зубцы снимают верхний слой заготовки, который становится стружкой. Она бывает ступенчатой, слитной, надломанной, элементной (все зависит от типа обрабатываемого металла). Если вы хотите научиться работать и сверлить на токарном станке, необходима регулярная практика, которая поможет отточить мастерство.

Как отцентровать токарный станок

Сегодня мастера используют различные методы центрования. Один из вариантов — центрование кернером. При помощи молотка удаётся сделать углубление, которое служит центром. Однако, такой метод считается не очень правильным.

Другой вариант — проделывание отверстия при помощи ручной или электрической дрели. Метод очень востребован при работе с крупными деталями. Но и этот вариант является несовершенным и чаще всего используется, если нужно сделать предварительную центровку.

Наиболее совершенный вариант — центрование на горизонтально-сверлильных станках.

Как проверить токарный станок

Если вам необходимо убедиться в геометрической, технологической точности аппарата, следует проверить такие параметры:

отсутствие люфта — для более точного перемещения двигающихся частей станка;

насколько корректно расположены части аппарата, на которых будет располагаться заготовка.

Для проведения проверки используются различные инструменты:

державка с индикатором.

Техника безопасности

Если вы решили точить детали на токарном станке, не забывайте о таких правилах:

аппарат должен быть прочно зафиксирован на рабочей поверхности (если вы используете настольную модель);

не кладите посторонние вещи на станину (основание используемого агрегата) — это правило также касается любых используемых в процессе работы инструментов;

оградите детали ременной передачи;

облокачиваться на любую из частей аппарата строго запрещено;

необходимо надеть специальные очки, которые защитят ваши глаза при образовании стружки.

Если вы решили сверлить на токарном станке, эти советы помогут вам начать своё знакомство с таким агрегатом.

Всё оборудование на предприятиях проходит обязательную классификацию по мощности двигателя, времени его допустимой работы и прочим техническим характеристикам. Классификация токарных станков по металлу проводится ещё по нескольким критериям:

• классу точности;
• весу;
• степени автоматизации;
• гибкости производственной системы;
• специальному назначению в обработке металла;
• универсальности или узкой направленности агрегата в выполнении операций по металлу.

Для обработки металла используется целый ряд токарных станков. По классификации ЭНИМС все виды токарных станков по металлу относятся к 1 группе. Оборудование делится на группы, всего их 9. Группы объединяют оборудование, предназначенное для обработки металла, по конструкции и назначению.

От задач, которые выполняются на конкретном станке и тяжести деталей, зависит, в каком режиме он работает, что влияет на количество автоматических функций станка и его комплектацию. От этого зависит и разбивка оборудования на группы.

Нет такой задачи по обработке металла, которую невозможно выполнить на токарном станке в ручном или автоматическом режиме. Но есть ещё и группы вспомогательных станков с ограниченными возможностями, предназначенными для выполнения узкого спектра задач, а есть почти универсальные, такие как винторезные. Их возможности ограничиваются весом и размером обрабатываемых деталей.

К 1 группе относятся токарные станки по металлу:

1. одношпиндельные автоматические и полуавтоматические.
2. многошпиндельные автоматические и полуавтоматические.
3. револьверные многошпиндельные автоматические токарные установки.
4. сверлильно-отрезные;
5. карусельные;
6. винторезные;
7. многорезцовые;
8. специализированные;
9. разные.

Подгрупп в 1 группе токарного оборудования тоже получилось 9, как и групп классификации станков по металлу. Виды токарных работ самые разнообразные, но обойтись при работе по металлу без остальных станков практически невозможно. К ним относятся:

• сверлильные и расточные, относящиеся ко 2 группе.
• шлифовальные, полировальные, доводочные – 3 гр.
• комбинированные – 4 гр.
• для обработки резьбы и зубчатых поверхностей – 5 гр.
• фрезерные – 6 гр.
• строгальные, долбёжные, протяжные – 7 гр.
• разрезные – 8 гр.
• самая широкая группа № 9 – разные. в этой группе собрано оборудование для обработки труб и муфт, обдирочные агрегаты, испытательные, делительные, балансировочные.

Расшифровка обозначений по классификации ЭНИМС токарных станков по металлу

Токарные станки получили место в верхней строчке таблицы потому, что остальные станки по металлу производят для них заготовки или выполняют последующие работы, после токарных операций.

Как работает токарный станок

Принцип работы токарного станка заключается в следующем:

• вращение заготовки на станке осуществляет шпиндель или планшайба, которые получают вращение через коробку скоростей, ременную передачу от электродвигателя;
• амплитуду подач определяет скорость суппорта с закреплёнными резцами в резцедержателе;
• независимо от типа автоматизации станка – автоматического или полуавтоматического, он может быть с горизонтальной или вертикальной компоновки. Такую классификацию токарные станки получили от положения шпинделя, от которого зависит положение заготовки при обработке.
• на вертикальных станках ведутся работы по металлу на тяжёлых широких, но не длинных деталях.
• длинные детали с небольшим и средним диаметром обрабатываются в горизонтальном положении.

Чем больше на станке возможностей для установки дополнительного оборудования, тем шире его технологические возможности.

Схемы популярных станков

Как видно по схеме, токарно-винторезные станки стоят на 6 позиции 1 группы. Но встречаются они более часто, чем остальные ввиду их постоянной необходимости на предприятиях и в экспериментальных цехах, специализирующихся на обработке металлических деталей.

Токарно-винторезный 16К20 применяется для выполнения основных токарных работ различной сложности. Базовая модель производится в 4 вариантах. Разница станков в расстоянии между центрами. В различных модификациях этот промежуток может быть 71, 100, 140 и 200 см. Подобное варьирование рабочей длины повлекло за собой и другие конструктивные изменения для упрощения в обработке однотипных по весу, длине или диаметру деталей. На базе 16К20 разрабатывались и другие модели. Их буквенное обозначение указывает на модернизацию базовой модели:

1. 16К20Г — с выемкой в станине.
2. 16К25 – облегчённая модель, предназначенная для изготовления деталей из заготовок диаметром до 50 см. Расположение заготовки над станиной — горизонтальное.
3. 16К20П – имеет повышенный класс точности, благодаря специальным подшипникам.
4. 16К20Ф3 — с числовым программным управлением.

На этой основе создаются и другие токарно-винторезные модели для обработки металла. Схема станков общая, но при необходимости она дополняется необходимыми заказчику функциями. На станках, выполненных на основе 16К20 можно обрабатывать металлы разной степени податливости к обработке, в том числе и из закалённого металла. Мощность привода регулируется, при работе с твердыми сплавами возрастают энергетические затраты оборудования.

Больше всего операций по обработке металла выполняется на токарно-винторезных станках, у которых схема компоновки имеет довольно сложную конструкцию.

Основные узлы токарного станка:

1. станина;
2. фартук;
3. шпиндельная (передняя) бабка;
4. суппорт;
5. задняя бабка.

Основные узлы токарно-винторезного станка

На первый взгляд основных деталей немного, но для управления ими, в конструкции токарного оборудования имеется:

• фрикционная муфта отвечает за вращение шпинделя;
• вариаторы предназначаются для изменения частоты вращения шпинделя;
• автоматические выключатели;
• рукояти, маховики, зажимы для ручного перемещения, закрепления и включения механизмов.

Типы токарных станков отличаются друг от друга по назначению, технических характеристик, компоновке и др.

Обозначение точности

Точность станков по ЭНИМС указывается в названии в конце аббревиатуры кириллическими буквами:

• Н – указатель нормальной точности;
• П – говорит о повышенной точности станка;
• В – обозначает высокую точность;
• А – обозначение особо высокой точности;
• С – станок с сверх точности.

Классификация по весу:

• Лёгкими считаются токарные станки с весом до 1 тонны — ( 10 т);
• С весом свыше 100 тонн – это станки уникальные — (>100 т).

В скобках дано обозначение, которое встречается в маркировке станка.

Описание некоторых групп токарных станков

Лобовые станки

Токарные лобовые станки созданы для изготовления деталей до 4 метров в диаметре. Назначение станков, имеющих такие технические характеристики, для вытачивания на них цилиндрических и конических деталей. Но так же на широких заготовках, размещаемых на планшайбе, могут проводиться и другие работы по металлу, такие как нарезание бороздок, выборка фасок и многое другое. На лобовых станках производятся тяжёлые и разнообразные работы, что накладывает отпечаток на его технические характеристики. Токарно-винторезные станки по сравнению с лобовыми имеют более сложную конструкцию.

Рабочая часть лобового станка состоит из:

• плиты;
• суппорта и его основания;
• передней и задней бабок;
• планшайбы.

Токарно-карусельные станки

Схема карусельных станков немного сложнее. Он имеет:

• станину;
• планшайбу;
• пульт управления;
• револьверную головку с несколькими позициями (например, 5);

• вертикальным револьверным суппортом;
• двумя коробками передач;
• траверсами;
• боковым суппортом;
• 1 или 2 стойками (в зависимости от конструкции и назначения):
• маховичком и боковым маховичком;
• держателем резцов на 4 предмета.

На токарно-карусельных станках обрабатываются детали диаметром от 2 метров. Каждая из моделей токарно-карусельных станков может обрабатывать заготовки различного диаметра. Увеличение диаметра заготовки в 1,26 раза требует увеличения рабочей площади станка. Массово производились 6 видов карусельных станков, со схожими технические характеристики, которые могли обрабатывать заготовки следующих размеров:

1. 2-метровые;
2. 2 м 52 см;
3. 3 м 18 см;
4. 4 м;
5. 5 м 4 см;
6. 6 м 35 см.

При необходимости производства деталей превышающих показатель 6,35 метра, на заказ изготавливаются специализированные станки с уникальными техническими характеристиками. Высчитать необходимый размер рабочей площади следующей в ряду модели не сложно, достаточно предыдущее значение умножить на 1,26.

Револьверные токарные станки

На токарно-револьверном оборудовании изготавливаются детали из заготовок прутков. На станках имеется возможность изготавливать детали сложной формы по индивидуальному чертежу. Классификация револьверных станков осуществляется в зависимости от способа крепления заготовок на шпинделе:

Почти все операции, что выполняют токарно-винторезные станки, можно производить и на револьверном, с той только разницей, что в револьверной головке поперечных суппортов можно закрепить сразу несколько инструментов, в необходимой для работы последовательности. Токарно-винторезные станки такой возможности не имеют, все последующие виды обработки проводятся на них после смены резца по окончанию предыдущей операции. Делать работу инструментами можно поочерёдно, а некоторые операции могут проводиться параллельно друг другу.

Револьверные головки некоторых станков этого типа устроены так, что одно гнездо может удержать сразу несколько резцов. Ход каждого инструмента ограничивается упором. Кроме ограничения хода, они выполняют функцию выключателя передач суппорта. Отработав, запрограммированный цикл, головка проворачивается и в рабочем положении устанавливает необходимый на следующем этапе инструмент.

Видео обработки детали

На примере схемы 1Г340П видно, что по своей компоновке револьверные станки такие же, как токарно-винторезные. Схоже и назначение станков этих видов.

Револьверные станки могут оснащаться головками, вращающимися в горизонтальной или вертикальной плоскости. Автоматические и полуавтоматические станки имеют похожие настройки револьверной головки перед работой. В этой категории токарного оборудования имеется еще классификация по количеству шпинделей в конструкции станка.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.