Токарные станки: типы, функции и применение

Что такое токарный станок?

Токарный станок — металлорежущий станок, вращающий заготовку вокруг оси для выполнения операций: точение, шлифование, кренование, сверление, деформирование, торцевание, нарезание резьбы. Инструмент приложен к заготовке для создания детали с симметрией относительно оси вращения.

Применяются в столярном деле, металлообработке, металлоспрессовке, термическом напылении, восстановлении деталей, стеклообработке. Подходят для формовки керамики (гончарный круг — классический пример). Хорошо оснащённые металлорежущие токарные станки производят тела вращения, плоские поверхности, резьбу и винтовые линии.

Декоративные токарные станки создают трёхмерные тела невероятной сложности. Заготовка удерживается одним или двумя центрами (хотя бы один движется по горизонтали для разных длин). Другие способы: зажим в патроне или коллете, на лицевой пластине зажимами или лапками.

Примеры изделий: винты, подсвечники, стволы ружей, кийи, ножки столов, чашки, битсы, деревянные духовые инструменты, коленчатые валы.

Как работает токарный станок?

Основное назначение — формовка металла или дерева. Работает за счёт вращения заготовки вокруг неподвижного режущего инструмента. Главная задача — удалить лишний материал, оставляя деталь нужной формы.

Все типы токарных станков используют один принцип: заготовка вращается против неподвижного режущего инструмента. На фрезерных станках — наоборот: заготовка неподвижна, вращается инструмент.

Токарные станки удаляют материал, прижимая вращающуюся заготовку к режущему инструменту. Вращательное движение обеспечивает быстрое, эффективное и точное удаление материала.

Токарные станки — крупные и сложные машины со множеством компонентов. Головка удерживает заготовку при вращении. Хвостовик служит для закрепления особенно длинных или крупных заготовок.

Основные детали токарного станка

1. Головка: Слева. Содержит шестерни, шпиндели, патроны, ручки переключения скоростей и подач.
2. Хвостовик: Справа, поддерживает конец заготовки.
3. Станина: Основа, все детали к ней приболчены. Включает головку, хвостовик, направляющие каретки.
4. Каретка: Между головкой и хвостовиком. Содержит апрон, седло, верхние упоры, поперечную тележку, штамповод.
5. Винт нарезания резьбы (ведущий винт): Автоматически перемещает каретку при нарезании резьбы.
6. Штанга подач: Перемещает каретку влево-вправо.
7. Поддон для стружки: Внизу станины, собирает стружку.
8. Ручной volant: Ручное управление поперечной тележкой, кареткой, хвостовиком.
9. Патрон: Закрепление заготовок сложной формы (не круглые, квадратные, треугольные).
10. Охлаждающая система: Насос подаёт СОЖ в зону реза, смывает стружку, охлаждает, улучшает чистоту поверхности и долговечность инструмента.
11. Ножки: Несут вес станка. Чугунные, крепятся к полу через фундаментные болты против вибраций.
12. Скользящая коробка: Управляет подачами. Преобразует вращение штанги подач и ведущего винта в поступательное движение штамповода.
13. Шпиндель: Пропускное отверстие в головке для пруткового материала (валы до 2х расстояния между центрами).
14. Поперечная тележка: На седле каретки, ручной volant подаёт инструмент.
15. Апрон (фальш-каретка): На передней части каретки, механизмы и органы управления продольным и поперечным перемещением.

Типы токарных станков

Основные виды:

• Центровой (винтовой) токарный станок
• Высокоскоростной токарный станок
• Револьверно-карусельный токарный станок
• Точильно-инструментальный токарный станок
• Настольный токарный станок
• Автоматический токарный станок
• Специальный токарный станок
• Токарный станок с ЧПУ

Самый распространённый станок, классифицируется по условиям обработки.

1. Центровой (винтовой) токарный станок

Наиболее распространённый. Операции: точение, торцевание, канавкование, кренование, нарезание резьбы. Механизм подач двигает резец продольно и поперечно. Привод: ременной, моторный, через редуктор.

2. Высокоскоростной / Деревообрабатывающий токарный станок

Настольный или с чугунными ножками. Имеет большинство приспособлений, но без механической подачи. Ручной привод, скорость 1200–3600 об/мин. Для точения, центровки, полировки, обработки дерева. Нет шестерней, седла, ведущего винта. Резец на станине или T-образной опоре. Для точения, полировки, центровки, металлоспрессовки.

3. Револьверно-карусельный токарный станок

Улучшение винтового для массового производства и крупных деталей. Головка — шестигранная, поворачивается для смены операций без переналадки: точение, торцевание, растачивание, расточка.

4. Точильно-инструментальный токарный станок

Аналог винтового, но с дополнительными приспособлениями для высокой точности: приспособления для вытягивания конусов, лунки, коллеты, патроны. Станина короче обычного винтового (135–180 см).

5. Настольный токарный станок

Малый, устанавливается на верстак или шкаф. Для мелкой точной работы. Имеет все приспособления большого станка, выполняет почти все операции.

6. Автоматический токарный станок

Повышает качество и объём выпуска. Все рабочие и вспомогательные движения автоматизированы. Оператор не участвует в процессе. Полуавтоматы: оператор загружает/выгружает, обработка автоматическая. Одно- и многошпиндельные. Высокопроизводительные высокоскоростные для массового производства.

7. Специальный токарный станок

Для операций, невозможных на обычных: вертикальные, колёсные, T-образные, многоосевые, дублирующие, копировальные. Для тяжёлого серийного производства одинаковых деталей.

8. Токарный станок с ЧПУ

Управление компьютерной программой. После ввода программы — массовое производство с высокой точностью и скоростью. Код операции сохраняется для повторного запуска. Самые современные, допуски исключительно точные.

Операции на токарном станке

Основные: точение, торцевание, канавкование, отрезание, нарезание резьбы, сверление, растачивание, кренование, нарезание резьбы таром.

Необходимо знать: скорость резания, подачу, глубину резания, применение инструмента. Каждая операция имеет свои факторы. Правильный подбор предотвращает ошибки и аварии. При каждом срезе скорость, глубина и подача меняются для точности.

Виды точечных операций

1. Точение

Самая частая операция. Резец удаляет материал с наружной диаметральной поверхности вращающейся заготовки. Цель — уменьшить диаметр до заданного размера. Два вида: черновое и чистовое точение.

• Черновое точение: Максимальное удаление материала за минимальное время, без учёта точности и чистоты.
• Чистовое точение: Гладкая поверхность, точные размеры.

Переход между диаметрами: ступенька, конус, фаска, контур. Для контуров — многопроходное точение или фигурные резецы.

• Ступенчатое точение: Резкий переход диаметров.
• Конусное точение: Наклонное движение резеца создаёт конус.
• Контурное точение: Резец следует заданной геометрии по оси. Несколько проходов или фигурной резец за один проход.
• Фасочное точение: Угловой переход между диаметрами.
• Фигурное точение: Специально профилированный реzec, радиальная подача.

2. Торцевание

Заготовка чуть длиннее готовой детали. Торцевание — обработка торца перпендикулярно оси вращения. Резец движется по радиусу, задаёт длину и чистый торец, снимая тонкий слой.

3. Отрезание

Отделение детали в конце цикла. Специальный реzec входит перпендикулярно оси вращения, нарастающим ходом режет заготовку. Когда реzec достигает центра, деталь отпадает. Часто используют ловцу отрезанных деталей.

4. Канавкование

Создание узкой канавки («канавки»). Ширина = ширина режущего края. Для широких канавок — несколько проходов. Два вида: наружное и торцевое. Наружное — реzec радиально входит в боковую поверхность. Торцевое — реzec проникает в торцевую поверхность.

5. Нарезание резьбы

Резец движется вдоль заготовки, нарезая внешнюю резьбу. Резьба — равномерная спиральная канавка с заданным шагом и профилем. Глубокая резьба — несколько проходов.

6. Кренование

Создание засечек на поверхности для лучшего сцепления и вида. Инструмент — один или несколько цилиндрических кренов (роликов) с зубами, катящихся по заготовке. Частый профиль — ромб.

7. Растачивание

Резец проникает осево, удаляет материал с внутренней поверхности для расширения отверстия или создания формы.

8. Сверление

Удаление материала изнутри заготовки. Отверстие диаметром со сверло. Сверло на хвостовике или в штамповоде каретки.

9. Расточка

Калибровка отверстия. Расточкой осево проходят через торцевое отверстие, расширяя до диаметра инструмента. Минимальное удаление материала, после сверления для точного диаметра и чистоты.

10. Нарезание резьбы таром (наварчивание)

Таро (наварчик) осево входит в заготовку, нарезает резьбу в имеющемся отверстии. Отверстие подбирается под таро. Также процесс нарезания резьбы на гайках.

Резцы для токарного станка

Для общих работ — однозубчатые резцы, для специальных — многозубчатые. Видео ниже демонстрирует операции.

Разные операции требуют разных режущих инструментов:

Типы режущих инструментов

• Резец точной
• Растачивающий стержень
• Фасочный реzec
• Креновальный реzec
• Отрезной реzec
• Резец нарезания резьбы
• Торцевой реzec
• Канавочный реzec

Широкий ассортимент классифицируется по материалам, конструкции, назначению.

• Резец точной: Черновой — максимальное удаление материала; чистовой — малое снятие для качественной поверхности и точности.
• Растачивающий стержень: Для расширения имеющегося отверстия. Быстро растачивает до нужного размера для сборки.
• Фасочный реzec: Фаска — переходное ребро между гранями, форма фаски. Создаёт фаску или жёлоб. Сглаживает острые/опасные кромки.
• Креновальный реzec: Для кренованных деталей — накатка рисунка на цилиндрическую часть, рукоятки, крепеж (гайки). Специфический рисунок.
• Отрезной реzec: Узкий лезвие для отрезания детали на две части или отрезания от основного бруска. Разные формы.
• Резец нарезания резьбы: Для нарезания резьбы. Внешняя — заготовка в патроне или между центрами; внутренняя — в патроне, реzec линейно движется, снимая слой за проходом.
• Торцевой реzec: Для торцевания — плоская поверхность перпендикулярно оси. Резец в держателе на каретке, подача перпендикулярно оси.
• Канавочный реzec: Обычно твёрдосплавная пластина в специальном держателе. Множественные режущие кромки, шлифуются под конкретную задачу: паз, другая работа.
• Фигурный реzec: Плоский или круглый. Простые — режущий край профилирован под канавку, паз, резьбу.
• Резец для точения шагов: Прямой угол — ножевидным или торцовым резцом. Фасованный — прямым резцом с углом главного режущего ребра и нулевым радиусом вершины. Скруглённый — прямым резцом с радиусом вершины, равным радиусу скругления.
• Растачивающий реzec с плечём (контррастачивающий): Обычный растачивающий реzec с заточкой, оставляющей плечо. Часто многореберные контроверты.
• Подрезной реzec: Точка и форма режущего края точно повторяют форму канавки. Зазорные углы со всех сторон. Для канавки — продольная подача. Передний зазорный угол зависит от диаметра отверстия.

Применение токарного станка

• Изготовление круглых и частично круглых деталей.
• Нарезание внешней и внутренней резьбы.
• Отрезание материала.
• Растачивание, сверление, кренование.
• Полировка круглых деталей, конусность вала.
• Торцевание черновых заготовок.
• Мелкое фрезерование: закрепить фрезу в патроне, заготовку на штамповоде.
• Привод гидравлических насосов без мотора: задать направление и скорость любого вала, входящего в патрон.
• Работа с металлом, пластиком, деревом — практически нет ограничений по материалам.
• Выравнивание двух частей сломанного вала перед ремонтом.
• Снятие фаски.

Преимущества токарного станка

• Высокая точность ЧПУ-токарных по сравнению с обычными.
• Высокая производительность.
• Не требуются высококвалифицированные операторы (для ЧПУ).
• Полная автоматизация — легче и быстрее работа.
• Очень быстрая обработка.
• Высокая универсальность — создание самых разных изделий.

Недостатки токарного станка

• Плохое ТО (отсутствие смазки) повреждает детали.
• Быстрый износ при неквалифицированном операторе.
• Высокая температура реза — неприятный запах, вредно для здоровья.
• Дороже других универсальных станков, так как выполняют почти все операции.

Часто задаваемые вопросы

Что такое токарный станок?

Станок, вращающий заготовку вокруг оси для операций: резание, шлифование, кренование, сверление, деформирование, торцевание, точение — создание симметричных деталей.

Как работает токарный станок?

Вращает заготовку вокруг неподвижного режущего инструмента. Удаляет лишний материал, оставляя нужную форму. В отличие от фрезерного, где вращается инструмент.

Сколько операций может выполнять токарный станок?

Основные: точение, торцевание, канавкование, отрезание, нарезание резьбы, сверление, растачивание, кренование, нарезание таром.

Каковы режущие инструменты токарного станка?

1. Резец точной
2. Растачивающий стержень
3. Фасочный реzec
4. Креновальный реzec
5. Отрезной реzec
6. Резец нарезания резьбы
7. Торцевой реzec
8. Канавочный реzec

Для чего используется токарный станок?

«Мать всех металлорежущих станков» — формовка, сверление, шлифовка, кренование, точение, резание, деформирование. Неустранимая универсальность для металло- и деревообработчиков.

Каковы 3 основных типа токарных станков?

• Центровой (винтовой)
• Высокоскоростной
• Револьверно-карусельный
• Точильно-инструментальный
• Настольный
• Автоматический
• Специальный
• С ЧПУ

Что такое ЧПУ и токарный станок?

Управление ЧПУ, заготовка зажимается и вращается главным шпинделем, реzec движется по нескольким осям.

Что такое базовый токарный станок?

Вращает цилиндрическую заготовку, прижимает реzec, режет материал. Один из самых используемых станков. Заготовка закреплена в патроне, шпиндель вращается.

Что такое работа на токарном станке?

Станки для формовки, растачивания, нарезания резьбы в дереве или металле. Оператор готовит, планирует и выполняет задачи.

Что такое направляющие (пути) токарного станка?

Станина из качественного чугуна. Обработанные и зашлифованные поверхности, по которым скользят каретка и хвостовик — называются путями. Высококачественные станки имеют закалённые пути (индукционное или пламенное закалка) для снижения износа.

Сколько осей у токарного станка?

Классический токарный — 2-осевой. С 3, 4, 5 осями становятся токарно-фрезерные центры.

Что такое точение на токарном станке?

Токарная обработка — часть металлообработки. Основной инструмент — реzec точной, вращается заготовка. На токарном также используют сверла, расточки, тара, креновальные резцы.

Как стать оператором токарного станка?

Обычно: среднее образование (или GED), опыт через обучение на рабочем месте или ученичество.

Как измерять токарный станок?

От верха станины до центра шпинделя — удвоенное значение = диаметр над станиной. Расстояние между центрами (от лица шпинделя до хвостовика) = максимальная длина заготовки.

Что такое специальный токарный станок?

Для специальных целей: тяжёлое серийное производство одинаковых деталей, функции, недоступные обычным станкам.

Кто изобрёл токарный станок?

Жак де Вокансон (француз, 1751) — первый полностью металлический токарный станок с подвижным упором. «Мать станков» — первым привели к изобретению других станков.

Что такое лата (лат) в строительстве?

Лата — материал, прибиваемый к несущим конструкциям как основа для штукатурки. Дерево, металл, гипс, изолирующие плиты. В старых домах — узкие деревянные реечки.

Когда изобретён металлорежущий токарный станок?

Первый полностью документированный металлический токарный станок с подвижным упором — Жак де Вокансон, ~1751 г.

Зачем задним передачам на токарном станке?

Дополнительная часть ременного привода. Даёт более низкий и широкий диапазон скоростей шпинделя. Включение/выключение задней передачи. Шестерня за головкой.

Размах токарного станка — диаметр или радиус?

Размах — максимальный диаметр заготовки, помещающейся в станок. Важно и для деревообрабатывающих, и для металлообрабатывающих токарных.

Кто отец токарного станка?

Генри Модслей (1771–1831) — британский инженер, изобретатель металлорежущего токарного станка и других устройств.

Какой инструмент используется на токарном станке?

Классификация: по назначению (точной, растачивающий, фасочный, канавочный...), по материалу (БРС, твёрдый сплав, алмаз...).

Как сделан первый токарный станок?

1800 г., Модслей построил первый полностью металлический токарный станок для нарезания резьбы с центральным шпинделем. 10 лет ушло на достижение качественного шпинделя.

Почему токарный станок — не просто станок?

Традиционно: операция на токарном обязательна для любого механического изделия, даже для другого станка. За экстремальные возможности его называют «станком-инструментом» (machine tool), а не просто «машиной» (machine).

Читайте также

• Что такое револьверно-карусельный токарный станок и их отличия?
• Что такое строгальный станок? — Детали, типы и принцип работы
• Что такое фрезерный станок? — Детали и типы