Токарные станки: от Древнего Египта к современному производству

Работа токарных станков заключается в удалении материала с заготовки и удалении стружки/ опилок для получения заданных форм и размеров. Поэтому токарные станки всегда применяются в комплексе с режущими инструментами.

История токарных станков ведет начало в Древнем Египте, где изобретение гончарного дела дало возможность изготовлять бытовые предметы и оружие. Тысячелетиями позже, с промышленной революцией, токарные станки начали применяться в промышленности.

На ранних этапах привод был ручным — развитие еще не дошло до современного уровня. С переходом в промышленность, для мелкосерийного и массового производства, современные токарные станки могут быть с ручным или автоматическим управлением.

Сегодня токарные станки широко распространены: точение, нарезка резьбы, формовка, спицевое резание, финишная обработка, пассивация, растачивание, штамповка, шлифовка, полировка и др. — обеспечивают практичность и удобство для производителей.

Устройство токарного станка

Токарные станки проектируются в различных стилях и размерах в зависимости от вида, назначения и габаритов заготовки. Например, для дерева — древесообрабатывающий токарный станок, для металла — металлорежущий. Размеры определяются диаметром заготовки.

Несмотря на разнообразие форм, все состоят из базовых узлов: головной блок, фланец (лицевая плита), каретка, ведущий винт, тыловик, станина, подстаканник (бенч).

Головной блок монтирован на левом конце станины, оснащен органами управления, главным шпинделем, маслозакладкой и зубчатым механизмом (коробкой скоростей).

Шпиндель головного блока имеет сквозное отверстие по всей длине для длинных заготовок. Устанавливаются приспособления для закрепления заготовки: патроны, зажимные коллеты — удерживают заготовку при вращении со шпинделем.

Каретка находится между головным блоком и тыловиком, включает: фартук, седло, поперечный упор, перекрестные направляющие, держатель резеца, режущий инструмент. Фартук с шестернями и сцепками передает движение от ведущего стержня или винта к каретке и перекрестным направляющим.

Седло поддерживает поперечный упор и перекрестные направляющие. Поперечный упор на перекрестных направляющих можно повернуть к нужному углу обработки. Перекрестные направляющие под поперечным упором движутся за счет ведущего винта.

Держатель резеца, крепящийся к поперечному упора, фиксирует резец и режущий инструмент. Режущий инструмент, зафиксированный в держателе, остается неподвижным во время работы.

Тыловик монтирован на правом конце станины. Поддерживает свободный конец длинной заготовки, зажатой в патроне/коллете головного блока. Станина — база всех узлов, подстаканник стоит на полу и держит весь станок.

Принцип работы токарного станка

Принцип: режущий инструмент, зафиксированный в держателе, неподвижен. Заготовка, зажатая в патроне/коллете головного блока, вращается с высокой скоростью вместе со шпинделем.

При вращении материал заготовки срезается и удаляется режущим инструментом, образуя заданную форму и размер. Затем цикл завершается.

Шпиндель головного блока приводится в вращение электродвигателем, преобразующим электрическую энергию в кинетическую. Кинетическая энергия передается заготовке — она вращается со шпинделем. Так работает токарный станок.

Какие бывают токарные станки

Много типов для соответствующих отраслей: ручное или автоматическое управление. Виды: настольные, скоростные, винчовые (engine lathes), инструментальные, пушечные и револьверные, автоматические, специальные, ЧПУ.

Среди всех: винчовые, инструментальные и настольные работают похоже — для мелкосерийного производства. Пушечные и револьверные — улучшенные винчовые, для крупносерийного производства.

Особо выделяются токарные станки с ЧПУ (Computerized Numerical Control) — управление по заранее заложенной программе. Компьютер автоматически управляет станком — детали с более высокой точностью и универсальностью применения.

Токарные станки vs Фрезерные станки

Кажется, назначение одинаковое — изготовление деталей путем удаления материала. Но есть различия в методе и инструменте.

• Метод обработки: На токарном станке резец неподвижен, вращается заготовка (шпиндель головного блока). Контакт резеца и заготовки формирует деталь.
  На фрезерном — наоборот: заготовка закреплена, вращается режущий инструмент (фреза) для аналогичного эффекта.
• Режущий инструмент: На токарном — обычно однолезвийный (закреплен в держателе). На фрезерном — многолезвийный / многоточечный (фреза).
  Несмотря на разное число лезвий, оба метода достигают цели: перемещением заготовки (токарное) или сменой инструмента (фрезерное).