Устройство токарного станка по металлу – конструкция, схема, основные узлы

Конструкция и принцип работы токарного станка по металлу, основные узлы, схемы

Подробно рассмотрим принцип действия токарно-винторезного станка по металлу, какие бывают станки их виды и для чего они, вообще надо, что на них такого полезного можно делать.

Не забудем и про описание основных узлов токарного станка, из чего он состоит, его строение, приведем, как образец, схемы электрические и кинетические станков.

Виды, характеристики и устройство

Рассматривая схемы и устройство токарных станков различных видов, можно увидеть, что все они схожи между собой и имеют похожее устройство. На них можно обрабатывать различные детали из металла в одиночном и серийном производстве.

Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу

Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.

Станина

Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.

Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт токарного станка и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.

Передняя бабка

Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:

• шпиндель;
• подшипники (два);
• шкив;
• коробка скоростей.

Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.

Шпиндель

Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Шпиндель токарного станка, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.

Механизм поперечной и продольной подачи

Суппорт может двигаться вдоль и поперек, благодаря механизму подачи. Направление задает трензель, находящийся в корпусе передней бабки. Снаружи станка есть рукоятки, которыми можно изменять направление и амплитуду движения суппорта.

Суппорт

Суппорт – это характерный элемент любого токарного станка, с помощью которого осуществляется перемещение режущего инструмента в продольном, поперечном и наклонном направлении. Продольное движение по салазкам станины производит каретка, поперечное совершает верхняя часть суппорта. Резцедержатели (одно или многоместные) устанавливаются в верхнюю часть суппорта.

Фартук

За корпусом фартука находятся механизмы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Управление фартуком вынесено на корпус станка, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

В заднюю бабку закрепляется деталь на шпинделе, поэтому этот элемент подвижный. Деталь состоит из двух частей: нижней – плиты и верхней – держателя шпинделя. Задняя бабка токарного станка движется по станине и может быть зафиксирована в любом месте благодаря рычажной рукоятке. Конус задней бабки называется пиноль. В нем крепится инструмент или приспособление. Также задняя бабка служит второй опорой при обработке длинных деталей.

Каретка

Каретка предназначена для продольного движения суппорта по салазкам станины. От ее исправности зависит свободное движение этого элемента.

Вал вращения шпинделя имеет две ручки включения. При среднем положении ручек он выключен. Положение вверх – вал вращается против часовой стрелки (рабочее движение), положение вниз – вал вращается по часовой стрелке (обратное движение).

Читайте также: устройство токарно-винторезного станка, его технические характеристики

Конструкция и принцип работы

Большинство токарных станков имеют схожую конструкцию и имеют одни и те же элементы. Отличаются они только габаритами и расположением некоторых деталей.

На токарных станках производится в результате вращения обработка деталей режущим инструментом. При поступательном движении резца с поверхности заготовки снимается слой металла, ей придается нужный вид и форма. Современные станки обладают высокой точностью, резьба может быть нарезана любого профиля.

Принцип работы токарного станка состоит в следующем:

• инструмент для работы вставляется в пиноль задней бабки;
• задняя бабка должна быть установлена в соответствии с размерами детали; она передвигается по направляющим станины;
• между передней и задней бабками располагается суппорт, в процессе работы он перемещается по направляющим с помощью каретки;
• резцедержатели подбираются в зависимости от размера детали, они могут быть как одиночными, так и предназначенными для нескольких резцов.

Разновидности и конструктивные особенности

Станком на самом деле очень много и выполняют они всевозможные операции по обработке металла, но мы наведем самые известные виды. Читайте также: виды и классификация токарных станков, назначение и конструкция.

Многорезцовые

Предназначены для обработки сложных деталей, сделанных из труб, фасонного профиля или прутков разного сечения. Многорезцовые или многошпиндельные станки в основном используются при серийном производстве.

• сверление;
• резьба;
• точение;
• подрезка;
• растачивание;
• зенкерование;
• развертывание.

Многорезцовые станки обладают высокой производительностью благодаря большой площади приводного механизма, жесткости конструкции, способности выполнять несколько операций одновременно.

Карусельные

Группа станков для работы с крупногабаритными деталями и заготовками. Детали, обрабатываемые на них, отличаются небольшой длиной, но значительной массой и диаметром.

Особенности карусельных моделей:

• используются для обработки поверхностей конической или цилиндрической формы;
• выполняются пазы различной конфигурации;
• также можно сделать шлифовку, фрезеровку, подрезку торцов;
• нарезка резьбы.

Помимо основных элементов любого токарного станка, данный вид имеет дополнительное оборудование:

• стол с планшайбой;
• стойки для передвижения траверсы.

Затыловочные

Станки предназначены для обработки задних поверхностей зубьев инструментов. Также на нем можно выполнять и другие токарные работы. Отличает затыловочный станок особая конструкция суппорта. Затылование детали производится следующим образом:

• вращательное движение детали;
• возвратно-поступательное движение режущего инструмента к детали.

Винторезные

Наиболее распространенная группа станков. Широко используются в серийном и единичном производстве. Винторезные модели можно встретить и в мастерских, и в школах, и на любом производстве. Они отличаются простотой эксплуатации и обслуживания.

• станина;
• передняя и задняя бабка;
• суппорт;
• фартук;
• коробка подач.

Револьверный

Станки револьверной группы рассчитаны на обработку деталей из калиброванного прутка. Токарно-револьверный станок и операции, которые могут выполняться на данном оборудовании:

• точение;
• расточка;
• фасонное точение;
• зенкерование;
• сверление;
• формирование резьбы;
• развертывание.

Универсальный

К универсальным токарным станкам относятся винторезные станки, так как на них можно выполнять практически любые операции по металлу.

Основные технические характеристики универсального станка:

• скорость вращения (количество оборотов);
  класс точности; он указывается в маркировке изделия буквами С, В, Н, А, П;
• число передач;
• каких размеров детали можно устанавливать;
• вес и габариты станка;
• величина подачи и максимального перемещения по оси.

Варианты и расшифровка вариантов модификаций

Маркировка оборудования показывает, какими особенностями оно обладает, его сферу применения.

Токарные станки имеют буквенное и числовое название. Буквенные обозначения характеризуют его конструктивные особенности: уровень автоматизации, степень точности обработки, модификацию, тип ЧПУ.

Значение букв в маркировке приборов:

• С – особая точность.
• В – высокая точность.
• Н – нормальная точность.
• А – особо высокая точность.
• П – повышенная точность.

• первая цифра 1 указывает на то, что это токарный станок;
• вторая цифра обозначает тип устройства;
• третья и четвертая – показывают особенности обработки.

Например, 16К20Т обозначает:

• 1 – токарный станок;
• 6 – тип лобовой;
• 20 – 200 мм основной параметр;
• Т – модифицированный.

Строение и применение ЧПУ

Современный токарный станок имеет числовое программное управление (ЧПУ). Применение электрической схемы и видоизменение основных узлов позволяет добиться высокой точности обработки.

Особенности станков с ЧПУ:

1. При выборе оборудования нужно учитывать данные, указанные в ГОСТе. Там указываются класс точности и другие параметры.
2. Устройство имеет сложную электрическую схему и мини-блок управления.
3. Несмотря на свои небольшие размеры и вес, модели могут выдерживать большую нагрузку.
4. Прибор имеет блок, на который выводится вся информация. Для этого применяются языки программирования, установленные стандартом.
5. Оборудование небольших размеров и высокой точности востребовано. На нем производятся детали для электроники и бытовой техники.

Схемы элементов и частей

Конструкцию агрегата можно рассмотреть на схеме токарно-винторезного станка, как наиболее распространенного, и его частей.

Электрическая схема 16К20

Кинематическая схема 16К20

Какие детали может обрабатывать

На токарных станках могут обрабатываться детали, имеющие вид тела вращения. К ним относятся:

• валы;
• оси;
• диски;
• цапфы;
• фланцы;
• муфты;
• кольца;
• втулки;
• гайки и т. д.

Кроме этого, можно сделать нарезку внутренней и наружной резьбы, точение и растачивание различных поверхностей, подрезание торцов, точение внутренних и наружных канавок, сверление, развертывание отверстий и т. д.

Как видим, токарный станок служит для множества операций и необходим в любом производстве. Рассматривая различные виды оборудования, нужно иметь в виду, что возможность установки дополнительного оборудования позволяет значительно расширить производимые операции.

Поделиться в социальных сетях

Токарно-винторезный станок ФТ-11 предназначен для выполнения чистовых и получистовых работ с самыми.

В процессе металлообработки задействовано разное оборудование. Отдельную категорию представляют.

Любители мастерить в гараже или на балконе часто приходят к решению купить настольный токарный станок. Если.

Настольный токарный станок является удобным оборудованием, для обработки изделий небольшого размера или.

Производителем токарного станка 1М63 был Рязанский станкостроительный завод РС3. Первую модель выпустили в.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Устройство токарного станка по металлу

Токарные станки по металлу, в общей своей массе, имеют примерно схожую компоновку — схему расположения узлов. В этой статье мы перечислим и опишем основные узлы, принцип их работы и назначение.

Основными узлами являются:

• станина;
• передняя бабка;
• шпиндель;
• механизм подачи;
• суппорт;
• фартук;
• задняя бабка.

Основные узлы токарного станка по металлу

Видео-урок об устройстве токарных станков по металлу

Станина

Основной неподвижной частью станка является станина, состоящая из 2 вертикальных рёбер. Между ними находятся несколько поперечных перекладин, обеспечивающих жёсткость и неколебимость статора.

Станина располагается на ножках, их количество зависит от длины станины. Конструкция ножек-тумб такова, что в них могут храниться необходимые для работы станка инструменты.

Верхние поперечные рейки станины служат направляющими для передвижения по ним суппорта и задней бабки. Сравнивая схемы станков, легко заметить, что в некоторых конструкциях используются направляющие 2 видов:

• призматические для перемещения суппорта;
• плоская направляющая для хода задней бабки. В очень редких случаях её заменяет призматического типа.

Передняя бабка

Детали, расположенные в передней бабке служат для поддержки и вращения заготовки, во время её обработки. Здесь же находятся узлы, регулирующие скорость вращения детали. К ним относятся:

• шпиндель;
• 2 подшипника;
• шкив;
• коробка скоростей, отвечающая за регулировку скорости вращения.

Передняя бабка отдельно от станка

Основная деталь передней бабки в устройстве токарного станка – шпиндель. С правой его стороны, обращённой в сторону задней бабки, есть резьба. К ней крепится патроны, удерживающие обрабатываемую деталь. Сам шпиндель устанавливается на два подшипника. Точность работ, выполняемых на станке, зависит от состояния шпиндельного узла.

Коробка скоростей вид сверху

В передней бабке находится гитара сменных шестерен, которая предназначается для передачи вращения и крутящего момента с выходного вала коробки скоростей на вал коробки подач для нарезания различных резьб. Наладка подачи суппорта осуществляется путем подбора и перестановки различных зубчатых колес.

Шпиндель

Маловероятно, что ещё можно встретить устройство токарного станка по металлу с монолитным шпинделем. Современные станки имеют полые модели, но это не упрощает требований предъявляемых к ним. Корпус шпинделя должен выдерживать без прогибов:

• детали с большим весом;
• предельное натяжение ремня;
• нажим резца.

Особые требования предъявляются к шейкам, на которые устанавливаются в подшипники. Шлифовка их должна быть правильной и чистой, шероховатость поверхности не более Ra = 0,8.

В передней части отверстие имеет конусную форму.

Подшипники, шпиндель и ось должны при работе создавать единый механизм, не имеющий возможности создавать лишних биений, которые могут получаться при неправильной расточке отверстия в шпинделе или небрежной шлифовке шеек. Наличие люфта между подвижными частями станка приведут к неточности в обработке заготовки.

Устойчивость шпинделю придают подшипники и механизм регулировки натяга. К правому подшипнику он крепится посредством расточенной, по форме шейки, бронзовой втулки. Снаружи её расточка совпадает с гнездом на корпусе передней бабки. Втулка имеет одно сквозное отверстие и несколько надрезов. Крепится втулка, в гнезде передней бабки гайками, накрученными на её резьбовые концы. Гайки крепления втулки используются для регулировки натяга разрезного подшипника.

За изменение скорости вращения отвечает коробка скоростей. Справа к шкиву присоединяется зубчатая шестерня, справа от шкива шестерня насажена на шпиндель. За шпинделем имеется валик со свободно вращающейся втулкой с ещё 2 шестернями. Через шейку, закреплённому в кронштейнах валику, передаётся вращательное движение. Разный размер шестерней позволяет варьировать скорость вращения.

Перебор увеличивает количество рабочих скоростей токарного станка вдвое. Строение токарного станка по металлу с использованием перебора позволяет выбрать среднюю скорость между базовыми. Для этого достаточно перекинуть ремень с одной передачи на следующую или установить рычаг в соответствующее положение, в зависимости от конструкции станка.

Шпиндель получает вращение от электродвигателя через ременную передачу и коробку скоростей.

Механизм подачи

Механизм подачи сообщает суппорту необходимое направление движения. Задаётся направление трензелем. Сам трензель находится в корпусе передней бабки. Управление им происходит посредством наружных рукояток. Кроме направления можно изменять и амплитуду движения суппорта при помощи сменных шестерней разного количества зубьев или коробки подач.

В схеме станков с автоматической подачей имеются ходовые винт и валик. При проведении работ высокой точности исполнения используется ходовой винт. В остальных случаях – валик, что позволяет дольше сохранить винт в идеальном состоянии для выполнения сложных элементов.

Суппорт

Верхняя часть суппорта – место крепления резцов и другого токарного инструмента, необходимого для обработки различных деталей. Благодаря подвижности суппорта резец плавно перемещается в направлении, необходимом для обработки заготовки, от места, где суппорт с резцом и располагался в начале работы.

При обработке длинных деталей ход суппорта вдоль горизонтальной линии станка должен совпадать с длиной обрабатываемой заготовки. Такая потребность определяет возможности суппорта передвигаться в 4 направлениях относительно центральной точки станка.

Продольные движения механизма происходят по салазкам – горизонтальным направляющим станины. Поперечная подача резца осуществляется второй частью суппорта, передвигающейся по горизонтальным направляющим.

Поперечные (нижние) салазки служат основой поворотной части суппорта. С помощью поворотной части суппорта задаётся угол расположения заготовки относительно фартука станка.

Фартук

Фартук, как и передняя бабка, скрывает за своим корпусом необходимые для приведения в движение механизмов станка узлы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Рукоятки управления механизмами фартука вынесены на корпус, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

Задняя бабка подвижная, она используется для закрепления детали на шпинделе. Состоит из 2 частей: нижней – основной плиты и верхней, удерживающей шпиндель.

Задняя бабка в разрезе

Подвижная верхняя часть движется по нижней перпендикулярно горизонтальной оси станка. Это необходимо при точении конусообразных деталей. Через стенку бабки проходит вал, он может поворачиваться рычагом на задней панели станка. Крепление бабки к станине производится обычными болтами.

Индивидуален по своей компоновке каждый токарный станок, устройство и схема могут несколько отличаться в деталях, но в малых и средних станках такой вариант встречается наиболее часто. Компоновки и схемы тяжёлых больших токарных станков отличается в зависимости от их назначения, они узкоспециализированные.

Устройство токарного станка по металлу – конструкция, схема, основные узлы

По сути, устройство токарного станка, вне зависимости от его модели и уровня функциональности, включает в себя типовые конструктивные элементы, которые и определяют технические возможности такого оборудования. Конструкция любого станка, относящегося к категории оборудования токарной группы, состоит из таких основных элементов, как передняя и задняя бабка, суппорт, фартук устройства, коробка для изменения скоростей, коробка подач, шпиндель оборудования и приводной электродвигатель.

Основные части токарного станка по металлу

Как устроены станина и передняя бабка станка

Станина является несущим элементом, на котором устанавливаются и фиксируются все остальные конструктивные элементы агрегата. Конструктивно станина представляет собой две стенки, соединенные между собой поперечными элементами, придающими ей требуемый уровень жесткости. Отдельные части станка должны перемещаться по станине, для этого на ней предусмотрены специальные направляющие, три из которых имеют призматическое сечение, а одна – плоское. Задняя бабка станка располагается с правой части станины, по которой перемещается благодаря внутренним направляющим.

Литая станина токарного станка усилена ребрами жесткости и имеет отшлифованные и закаленные направляющие

Передняя бабка одновременно выполняет две функции: придает заготовке вращение и поддерживает ее в процессе обработки. На лицевой части данной детали токарного станка (она также носит название «шпиндельная бабка») располагаются рукоятки управления коробкой скоростей. При помощи таких рукояток шпинделю станка придается требуемая частота вращения.

Для того чтобы упростить управление коробкой скоростей, рядом с рукояткой переключения располагается табличка со схемой, на которой указано, как необходимо расположить рукоятку, чтобы шпиндель вращался с требуемой частотой.

Рычаг выбора скоростей станка BF20 Yario

Кроме коробки скоростей, в передней бабке станка размещен и узел вращения шпинделя, в котором могут быть использованы подшипники качения или скольжения. Патрон устройства (кулачкового или поводкового типа) фиксируется на конце шпинделя при помощи резьбового соединения. Именно данный узел токарного станка отвечает за передачу вращения заготовке в процессе ее обработки.

Направляющие станины, по которым перемещается каретка станка (нижняя часть суппорта), имеют призматическое сечение. К ним предъявляются высокие требования по параллельности и прямолинейности. Если пренебречь этими требованиями, то обеспечить высокое качество обработки будет невозможно.

Назначение задней бабки токарного оборудования

Задняя бабка токарного станка, конструкция которой может предусматривать несколько вариантов исполнения, необходима не только для фиксации деталей, имеющих значительную длину, но и для крепления различных инструментов: сверл, метчиков, разверток и др. Дополнительный центр станка, который устанавливается на задней бабке, может быть вращающимся или неподвижным.

Устройство задней бабки: 1, 7 – рукоятки; 2 – маховичок; 3 – эксцентрик; 4, 6, 9 – винты; 5 – тяга; 8 – пиноль; А – цековка

Схема с вращающимся задним центром используется в том случае, если на оборудовании выполняется скоростная обработка деталей, а также при снятии стружки, имеющей значительное сечение. При реализации этой схемы задняя бабка выполняется с такой конструкцией: в отверстие пиноли устанавливаются два подшипника – передний упорный (с коническими роликами) и задний радиальный, – а также втулка, внутренняя часть которой расточена под конус.

Осевые нагрузки, возникающие при обработке детали, воспринимаются упорным шарикоподшипником. Установка и фиксация заднего центра оборудования обеспечиваются за счет конусного отверстия втулки. Если необходимо установить в такой центр сверло или другой осевой инструмент, втулка может быть жестко зафиксирована при помощи стопора, что предотвратит ее вращение вместе с инструментом.

Вращающийся центр КМ-2 настольного токарного станка Turner-250

Задняя бабка, центр которой не вращается, закрепляется на плите, перемещающейся по направляющим станка. Пиноль, устанавливаемая в такую бабку, передвигается по отверстию в ней при помощи специальной гайки. В передней части самой пиноли, в которую устанавливают центр станка или хвостовик осевого инструмента, выполняют коническое отверстие. Перемещение гайки и, соответственно, пиноли обеспечивается за счет вращения специального маховика, соединенного с винтом. Что важно, пиноль может перемещаться и в поперечном направлении, без такого перемещения невозможно выполнять обработку деталей с пологим конусом.

Шпиндель как элемент токарного станка

Наиболее важным конструктивным узлом токарного станка является его шпиндель, представляющий собой пустотелый вал из металла, внутреннее отверстие которого имеет коническую форму. Что примечательно, за корректное функционирование данного узла отвечают сразу несколько конструктивных элементов станка. Именно во внутреннем коническом отверстии шпинделя фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Чертеж шпинделя токарно-винторезного станка 16К20

Чтобы на шпинделе можно было установить планшайбу или токарный патрон, в его конструкции предусмотрена резьба, а для центрирования последнего еще и буртик на шейке. Кроме того, чтобы предотвратить самопроизвольное откручивание патрона при быстрой остановке шпинделя, на отдельных моделях токарных станков предусмотрена специальная канавка.

Именно от качества изготовления и сборки всех элементов шпиндельного узла в большой степени зависят результаты обработки на станке деталей из металла и других материалов. В элементах данного узла, в котором может фиксироваться как обрабатываемая деталь, так и инструмент, не должно быть даже малейшего люфта, вызывающего вибрацию в процессе вращательного движения. За этим необходимо тщательно следить как в процессе эксплуатации агрегата, так и при его приобретении.

В шпиндельных узлах, что можно сразу определить по их чертежу, могут устанавливаться подшипники скольжения или качения – с роликовыми или шариковыми элементами. Конечно, большую жесткость и точность обеспечивают подшипники качения, именно они устанавливаются на устройствах, выполняющих обработку заготовок на больших скоростях и со значительными нагрузками.

Строение суппорта

Суппорт токарного станка – это узел, благодаря которому обеспечивается фиксация режущего инструмента, а также его перемещение в наклонном, продольном и поперечном направлениях. Именно на суппорте располагается резцедержатель, перемещающийся вместе с ним за счет ручного или механического привода.

Суппорт с кареткой станка Optimum D140x250

Движение данного узла обеспечивается его строением, характерным для всех токарных станков.

• Продольное перемещение, за которое отвечает ходовой винт, совершает каретка суппорта, при этом она передвигается по продольным направляющим станины.
• Поперечное перемещение совершает верхняя – поворотная – часть суппорта, на которой устанавливается резцедержатель (такое перемещение, за счет которого можно регулировать глубину обработки, совершается по поперечным направляющим самого суппорта, имеющим форму ласточкиного хвоста).

Резцедержатель быстросменный MULTIFIX картриджного типа

Резцедержатель, который также называют резцовой головкой, устанавливается в верхней части суппорта. Последнюю при помощи специальных гаек можно фиксировать под различным углом. В зависимости от необходимости на токарных станках могут устанавливаться одно- или многоместные резцедержатели. Корпус типовой резцовой головки имеет цилиндрическую форму, а инструмент вставляется в специальную боковую прорезь в нем и фиксируется болтами. На нижней части резцовой головки имеется выступ, который вставляется в соответствующий паз на суппорте. Это наиболее типовая схема крепления резцедержателя, используемая преимущественно на станках, предназначенных для выполнения несложных токарных работ.

Электрическая часть токарного станка

Все современные токарные и токарно-винторезные станки по металлу, отличающиеся достаточно высокой сложностью своей конструкции, приводятся в действие при помощи привода, в качестве которого используются электродвигатели различной мощности. Электрические двигатели, устанавливаемые на такие агрегаты, могут быть асинхронными или работающими от постоянного тока. В зависимости от модели двигатель может выдавать одну или несколько скоростей вращения.

Электрическая схема токарного станка 1К62 (нажмите для увеличения)

На большинстве моделей современных токарных станков по металлу устанавливаются двигатели с короткозамкнутым ротором. Для передачи крутящего момента от двигателя элементам коробки передач станка может использоваться ременная передача или прямое соединение с его валом.

На современном рынке также представлены модели токарных станков, на которых скорость вращения шпинделя регулируется по бесступенчатой схеме, для чего используются электродвигатели с независимым возбуждением. Регулировка скорости вращения вала такого двигателя может осуществляться в интервале 10 к 1. Однако из-за больших габаритов и не слишком экономичного потребления электроэнергии применяются такие электродвигатели крайне редко.

Двухскоростной двигатель со шкивом под плоский ремень передачи

Как уже говорилось выше, в качестве привода токарных станков могут использоваться и электродвигатели, работающие на постоянном токе. Именно такие электродвигатели, отличающиеся большими габаритами, обеспечивают бесступенчатое изменение скорости вращения их выходного вала.

Электродвигатель является основной частью электрической системы любого токарного станка, но она также включает в себя массу дополнительных элементов. Все они, функционируя в комплексе, обеспечивают удобство управления станком, а также эффективность и качество технологических операций, которые на нем выполняются.

Устройство токарного станка – за счет чего он работает?

Если посмотреть на чертеж любого агрегата, предназначенного для токарной обработки металлов, можно понять, что конструкция и устройство токарного станка являются почти полностью идентичными для разных моделей установок.

1 Станина и передняя бабка токарного агрегата

Можно выделить следующие основные узлы любого станка для выполнения токарных работ по металлу – станина, две бабки (передняя и задняя), фартук, суппорт, коробки подач и скоростей, шпиндель, электродвигатель. Все механизмы и части токарного агрегата устанавливаются тем или иным образом на станине. Именно этот узел представляет собой базовый центр станка.

Станина – это продольные стенки в количестве двух штук, которые между собой соединяются поперечными ребрами, увеличивающими общую жесткость установки. Интересующий нас узел, кроме того, располагает несколькими направляющими, часть из коих имеет призматический вид. Задняя бабка в токарных агрегатах всегда располагается на внутренних направляющих. По ним она передвигается на требуемое при работе расстояние.

На левом конце станины устанавливается передняя бабка, которая поддерживает заготовку при обработке и придает ей вращение.

На внешней стороне передняя бабка располагает рукоятками еще одной важной части станка – коробки скоростей. Эти рукоятки позволяют выбирать во время работы нужное число оборотов шпиндельного узла. На табличке, которую прикрепляют к бабке (имеется в виду передняя бабка), есть схематический чертеж с указанием того, каким именно образом нужно поворачивать рукоятку, чтобы выставить требуемые обороты. Шпиндель вращается в подшипниках качения либо скольжения в корпусе бабки. На окончание шпинделя с резьбой надевается патрон поводкового или кулачкового типа.

Данный узел необходим для передачи вращения детали, устанавливаемой на токарный агрегат для обработки. Крайние направляющие станины (они являются призматическими) строго выверяют на их взаимную параллельность и прямолинейность. По направляющим движется каретка – нижняя часть суппорта. Если направляющие станка не соответствуют требованиям, указанным выше, детали будут обрабатываться некачественно.

2 Задняя бабка токарной установки по металлу

Этот узел дает возможность надежно фиксировать протяженные детали в тех случаях, когда их помещают в обрабатывающий центр. Кроме того, задняя бабка служит для крепления разных рабочих приспособлений (например, метчиков, разверток, всевозможных видов сверл и т.д.). Если схема передней бабки всегда одинакова, то задняя бабка может быть нескольких разновидностей. Она может иметь: обычный центр; встроенный вращающийся центр.

Центр, указанный вторым, ставится на те станки, на которых планируется скоростная обработка детали (применяется специальная кинематическая схема). Задняя бабка в этом случае будет иметь следующую конструкцию: выточенное отверстие в пиноли с коническими роликами и подшипниками в нем. Подшипник шарикового типа нужен для установки втулки с отверстием в форме конуса. В это отверстие помещается центр.

Упорный шарикоподшипник берет на себя осевое усилие. Втулка не сможет вращаться в тех случаях, когда пиноль соединяется с втулкой специально смонтированным стопорящим приспособлением. Если реализовывается такая кинематическая схема (ее чертеж набросать совсем несложно), задняя бабка может служить в качестве держателя развертки, сверла, любого зенкера и прочего центрового инструмента.

Когда бабка имеет обычный центр, ее корпус находится на плите, установленной на направляющих. В корпусе вырезается отверстие, по которому передвигается (в продольном направлении) гайка с пинолью. Центр либо хвостовик какого-либо рабочего инструмента вставляют в коническое отверстие на переднем торце пиноли, которую перемещают маховичком. Кроме того, есть возможность смещать пиноль поперечно к плите при помощи винтов. При обработке детали с пологим конусом такая возможность незаменима.

3 Описание шпинделя токарного станка

Шпиндель – это пустотелый стальной вал с отверстием конической формы. Данный узел агрегата по металлу считается самым главным (многие другие основные узлы станка созданы для обеспечения работы шпинделя). В нем имеется отверстие (коническое), предназначенное для монтажа разнообразных инструментов, оправок и переднего центра (чертеж токарного оборудования указывает, какие именно приспособления можно крепить в указанном отверстии).

На шпинделе предусмотрена резьба. На нее можно закрепить планшайбу на токарный станок по металлу либо патрон, который центрируется посредством буртика на шейке. На некоторых агрегатах на шпинделе есть еще и специальная канавка. При быстрой остановке шпинделя она исключает опасность не контролированного свертывания патрона. Чтобы узнать, есть такая канавка на той или иной токарной установке, следует тщательно изучить чертеж станка, где указываются все его основные и дополнительные части.

Исправность шпинделя и его правильное вращение являются ключевыми условиями для токарной обработки любой детали. Важно добиться того, чтобы этот узел не имел в радиальном и осевом направлении в подшипниках ни малейшего люфта, а также слабины. В тех случаях, когда возникают указанные негативные явления, резцедержатель и инструмент в нем начинают дрожать, что приводит к ухудшению качества обработки.

На большинстве известных агрегатов отечественного производства (например, на станке 1М63 или на станке 1Е61М) вращение шпинделя происходит в подшипниках скольжения. Хотя есть и оборудование с роликовыми и шариковыми подшипниками качения, которые считаются более жесткими и используются по этой причине на станках с большими скоростями обработки заготовок.

4 Суппорт токарного станка по металлу

Резцедержатель с установленным в него инструментом для обработки деталей перемещается благодаря суппорту в наклонном, поперечном и продольном по отношению к оси агрегата направлении. Движение рабочему инструменту сообщается на токарных станках как вручную, так и механически. Если посмотреть на чертеж суппорта стандартной токарной установки, можно понять, каким образом резцедержатель с резцом передвигается:

• в продольном направлении – по продольным салазкам (эти части станка также называют кареткой);
• в поперечном направлении – по поперечным салазкам (на них монтируется поворотная составляющая суппорта, которую несложно установить под требуемым по условиям обработки углом при помощи гаек).

Резцедержатели (резцовые головки) ставятся сверху суппорта. Конструктивно они могут быть одно- и многоместными. Обычный резцедержатель представляет собой корпус цилиндрической формы с прорезью. Рабочий инструмент (токарный резец) устанавливают в прорезь, а затем посредством болта закрепляют его. Снизу резцовая головка имеет форму буквы “Т”, благодаря чему она без труда входит в паз суппорта (верхней его части). Существуют и другие варианты крепления резцедержателя.

5 Электрическая схема и электродвигатель токарного агрегата

Понятно, что никакая кинематическая схема функционирования станка для токарной обработки металлических изделий не может быть реализована, если на агрегате отсутствует электродвигатель. Двигатель может быть: асинхронным; постоянного тока. Электродвигатель асинхронного типа располагает литой чугунной либо алюминиевой станиной, ротором и статором. В зависимости от установленной на станок модели двигатель способен выдавать несколько скоростей вращения (либо одну).

Обычно электрическая схема токарного станочного оборудования работает за счет двигателя с короткозамкнутым ротором. Коробка передач (как следствие и коробка скоростей, и иные основные электрокомпоненты станка) в данном случае соединяется с “движком” либо посредством ременной передачи, либо напрямую с ротором.

На токарный агрегат может монтироваться и двигатель, позволяющий выполнять изменение скоростей вращения по бесступенчатому принципу. Он представляет собой устройство с независимым возбуждением, обеспечивающее регулировку частоты вращения в интервале 10 к 1. Такое оборудование применяется намного реже, так как короткозамкнутый двигатель характеризуется малыми размерами и высоким уровнем экономичности его применения.

Двигатель постоянного тока чаще используется для упомянутого выше бесступенчатого регулирования скоростей шпиндельного узла. Станину такого мотора делают из стали низкоуглеродистых марок (выбор материала неслучаен, он связан с тем, что станина является магнитопроводом), а сердечники его статора – из электротехнической стали. Добавим, что двигатель любого вида функционирует в комплексе с другим электрооборудованием, которое монтируется на токарный станок и обеспечивает его бесперебойную эксплуатацию по определенной электрической схеме.

Устройство токарно-винторезных станков

Токарно-винторезные станки — многофункциональное металлообрабатывающее оборудование, способное выполнять целый спектр технологических операций, среди которых обточка, расточка, обработка торцов, зенкерование, развертывание и подрезка.

В данной статье рассмотрено устройство, функциональное назначение, принцип работы и возможности станков токарной группы. Мы изучим рынок на предмет наиболее распространенных моделей и ознакомимся с их техническими характеристиками.

1 Назначение, особенности конструкции

Универсальный токарно-винторезный станок предназначен для обработки деталей из черных и цветных металлов. Помимо вышеуказанных операций на таких агрегатах можно выполнять нарезание резьбы (модульной, питчевой, метрической и дюймовой), а также точение конусообразных конструкций. Комплектация станков вспомогательными устройствами позволяет значительно расширить их функциональность, добавив возможность выполнения шлифовки, радиального сверления, фрезерования.

Данное оборудование имеет сравнительно большие размеры и вес, поэтому в частных мастерских оно встречается достаточно редко (за исключением станций СТО, где станки используются для обточки автомобильных деталей). Основными сферами эксплуатации таких механизмов является мелкосерийное и единичное производство, однако токарно-винторезный станок с ЧПУ нередко используется в условиях массового производства.

Основные узлы станка

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из следующих основных узлов:

• станина;
• передняя и задняя бабка;
• шпиндель;
• суппорт;
• коробка подач.

Рассмотрим устройство токарно-винторезного станка более детально.

1.1 Станина

Станина является одним из базовых узлов, по которому перемещаются суппорт и задняя бабка, также станина выступает в качестве несущей опоры под обе бабки (заднюю и переднюю). Сама станина состоит из двух стальных балок, соединенных поперечными ребрами жесткости. На каждой из балок имеется по две направляющие, на правой обе направляющие призматические, на левой — внутренняя направляющая плоская.

Передняя бабка фиксируется на левом конце станины, на правом — задняя, положение которой можно регулировать перемещая ее вдоль станины. По наружным направляющим конструкции перемещается каретка. Параллельность направляющих непосредственно влияет на точность обработки деталей.
к меню ↑

1.2 Передняя и задняя бабка

Назначение передней бабки — фиксация обрабатываемой заготовки и передача на нее вращения от электродвигателя. Вращение заготовке сообщает шпиндель, расположенный внутри корпуса бабки. Снаружи ее корпуса смонтированы рукоятки для управления коробкой скоростей, позволяющие регулировать частоту оборотов шпинделя.

Задняя бабка поддерживает правую сторону детали. При использовании вспомогательного инструмента, в нее устанавливаются сверла, метчики, развертки и т.д. В зависимости от конструктивных особенностей бабки классифицируются на два вида — с обычным и вращающимся центром. Последним вариантом комплектуются современные станки для скоростного нарезания, тогда как агрегаты для тяжелых работ оснащаются стандартными бабками.

Схема задней бабки

Корпус бабок обеих типов располагается на опорной плите, смонтированной на станине. В переднем конце бабки находится пиноль с посадочным гнездом для установки центра либо рабочего инструмента. Корпус бабки можно регулировать в поперечной плоскости, что позволяет обрабатывать пологие конуса.
к меню ↑

1.3 Шпиндель

Наиболее важным рабочим узлом любого токарно-винторезного оборудование является шпиндель. Это полый стальной вал, на торце которого расположено коническое отверстие, которое монтируется передний центр станка. Полость шпинделя необходима для возможности установки прутка, посредством которого из посадочного гнезда выбивается центр.

Шпиндель в стандартных станках смонтирован на подшипники скольжения, однако в высокоскоростном оборудовании применяются более жесткие подшипники качения. Крайне важным условием правильной работы станка является отсутствие люфта при вращении шпинделя, поскольку при его наличии колебания будут передаваться на деталь, что снизить точность ее обработки. Именно от качества и надежности используемых подшипников зависит эксплуатационная выносливость данного узла.
к меню ↑

1.4 Коробка подач

Коробка подач, сообщающая вращение от шпинделя к суппорту, имеет следующие основные узлы:

• гитара;
• ходовой винт;
• ходовой вал;
• трензель;
• гитара.

Устройство коробки подач

Назначение трензеля — регулировка направления подачи, гитары — получение требуемой частоты хода. В фартуке располагаются механизмы, которые преобразуют вращение ходового вала в поступательное перемещение рабочего инструмента. Некоторые токарно-винторезные станки вместо полноценной коробки подач могут иметь упрощенный реверсный механизм, позволяющий изменять только направление движения ходового вала.
к меню ↑

1.5 Суппорт

Назначение суппорта — изменение положения резцедержателя, фиксирующего рабочий инструмент, в поперечной, продольной и наклонной плоскостях. Суппорт является одним из наиболее габаритных узлов станка, он состоит из нижней плиты, на которой установлены продольные салазки (каретка). Сверху салазок смонтированы поперечные направляющие, на них располагается поворотная часть суппорта.

Универсальный токарно-винторезный станок в процессе эксплуатации теряет точность регулировки суппорта, причиной этого является появления зазора на боковых поверхностях направляющих суппорта. Уменьшить данный зазор позволяет нехитрый ремонт — необходимо лишь подтянуть специальную клиновую планку.

Тип устанавливаемого на суппорт резцедержателя непосредственно зависит от класса токарного станка. В легком оборудовании используются одноместные конструкции в виде цилиндрического корпуса с внутренней полостью, стягивающейся с помощью винта. На крупногабаритном оборудовании промышленного класса используются резцедержатели четырехгранного типа с поворотными головками, обеспечивающие максимальную прочность фиксации резца.
к меню ↑

1.6 Обзор конструкции токарно-винторезных станков (видео)

к меню ↑

2 Распространенные модели Станков

Любой универсальный токарно-винторезный станок по металлу имеет два ключевых параметра, определяющих его функциональные возможности. Это высота центров (расстояние от оси вращения шпинделя до верхнего контура станины), от которого зависит максимальный диаметр обрабатываемых деталей, и расстояние между центрами, влияющее на наибольшую длину обработки.

Наиболее распространенным оборудованием отечественного производства является токарно-винторезный станок 16К40, имеющий класс точности обработки «Н», в соответствии с положениями ГОСТ №8-82Е. Данный агрегат выполняет такие операции как растачивание, точение, сверление и нарезание резьбы.

16К40 относится к оборудованию среднетяжелого типа, его вес составляет 7.1 тонну, а размеры — 578*185*162 см. Рассмотрим технические характеристики данной модели:

• наибольший диаметр обработки — 800 мм;
• длина деталей — 3000 мм;
• вес деталей — до 4 тонн;
• частота вращения шпинделя — 6-1250 об/мин;
• мощность основного электродвигателя — 18500 Вт.

На сегодняшний день на производстве эксплуатируется преимущественно оборудование советского производства 80-х годов. Рассмотрим вкратце параметры наиболее часто встречающихся моделей:

Широко востребованным является настольный токарно-винторезный станок для индивидуальной эксплуатации, такие модели представлены в ассортименте как отечественных, так и зарубежных производителей. Оптимальным по соотношению цена/функциональные возможности является агрегат BD-9G производства американской компании JET, купить который можно, пройдя по ссылке.

Данное оборудование способно обрабатывать детали диаметром до 200 мм и длиной до 400 мм. Устройство выполняет такие операции как растачивание, обточка, нарезка резьбы (метрическая и дюймовая), обработка торцов, развертывание. BD-9G оснащен движком асинхронного типа мощностью 750 Вт, частота вращения шпинделя составляет 100-2500 об/мин.

Конструктивные особенности токарных станков по металлу

Из каких частей состоят токарные станки по металлу, описание и предназначение каждой детали оборудования. Необходимые параметры обработки.

Устройство самого современного станка для токарных работ несмотря на многовековую историю развития и сегодня не сильно отличается от своих прародителей. Практически все приспособления по-прежнему основаны на принципе вращения обрабатываемой детали, зажатой в патрон с одной стороны, и заднюю бабку с другой. Такая компоновка применяется и для деревообрабатывающих станков, и для оборудования для обработки металла. При этом, токарный станок по металлу, несмотря на сложность конструкции, вполне реально собрать и в гаражных условиях, ведь, как показывает практика, ничего невозможного нет.

Из чего состоит токарный станок по металлу?

Теория станков и оборудования насчитывает несколько видов устройств для обработки металла которые могут именоваться токарным станком. Самым простым является токарно-винторезный вид устройства, в основе которого лежит принцип вращения обрабатываемой детали вокруг своей оси в горизонтальной плоскости. Обработка детали проводится резцом или другим приспособлением, рабочая часть которого способна передвигаться как вдоль детали, так и перпендикулярно оси вращения. Само устройство токарного станка по металлу имеет ряд элементов, имеющих специальное название, эти названия идентичны для всех конструкций оборудования.

Основные узлы

В состав конструкции входит два вида узлов те, без которых невозможна работа называются основными, те, которые можно опустить при создании или которые могут быть выполнены в виде дополнительного оборудования обычно именуются неосновными.

Станина

Станина самая массивная часть станка. Она выступает в роли несущей рамы, на нее крепится все оборудование. Это, должно быть массивное и прочное сооружение, по весу станина может достигать 70% массы станка. Вместе с тем, все элементы корпуса станины должны быть максимально точно подогнаны друг к другу и иметь жесткую фиксацию. Большая масса способствует уменьшению вибрации при работе, а точность дает возможность повысить качество обработки детали.

Суппорт токарного станка

Один из самых важных и сложных узлов. В промышленных моделях суппорт имеет несколько регулировок, позволяет перемещать резцедержатель как вдоль оси вращения детали, так и перпендикулярно ей. Подача резца может иметь и вертикальное направление. Для токарного станка, изготавливаемого своими руками этот узел обычно конструируют упрощенным – резец передвигается на салазках только горизонтально, поперек оси вращения детали. Поднятие и опускание осуществляется с последующей фиксацией при выключенном двигателе. А перемещение вдоль оси обычно осуществляется по резьбовой шпильке, установленной вдоль станины.

Вместе с тем, у многих умельцев упрощенная конструкция встречается только в первой собранной модели, в дальнейшем суппорт постоянно модернизируется и усовершенствуется. Но главной задачей этого узла остается все-таки надежная фиксация режущего инструмента и плавная его подача в ходе работы.

Передняя и задние бабки

Для того чтобы придать вращательное движение детали используется передняя бабка. Это сложная конструкция имеющая в своем составе узел фиксации детали, вал, на который крепится этот узел и коробку передач, для изменения скорости вращения. В промышленных станках коробка передач обслуживает не только вращающийся патрон с зажатой деталью, в ней имеется привод и для подачи суппорта. В мини станках, изготавливаемых своими руками передняя бабка, представляет собой вал с патроном для фиксации детали, с одной стороны, а с другой на него насажен шкив для ременной передачи. Вся эта конструкция помажена на пару подшипников и надежно зафиксирована на станине.

Задняя бабка представляет собой подвижный узел, в который крепится неподвижный конусный центр для поддержания детали на весу. Важным моментом выступает то, что центр задней и передней бабки находятся на одном уровне как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Эти соосно расположенные детали позволяют с одной стороны обеспечить вращение детали вокруг одной оси, с другой обеспечить выполнение и других технологических операций токарных работ, например, сверление отверстий или нарезание внутренней резьбы.

Коробка подач

В самодельных станках по металлу коробка передач часто конструируется как отдельный узел. Основная задача коробки передач обеспечить вращение шпинделя станка с заданной скоростью в нужном направлении. Коробка передач как уже упоминалось раньше может иметь привод еще и на суппорт, эта опция особенно важна при нарезке резьбы и получении максимально качественной обработанной поверхности. Конструктивно коробка может быть выполнена:

• В виде нескольких шестеренок на валах;
• В виде шкивов разного диаметра, на которые движение передается при помощи ременной передачи.

Для мини станков самым простым решением является использование двухскоростной электродрели в качестве привода – здесь в одном корпусе сразу совмещены и двигатель, и коробка передач.

Шпиндель

Шпиндель предназначен для надежной фиксации обрабатываемой заготовки. В таком токарном станке эту роль может выполнять:

• Токарный патрон промышленного производства;
• Планшайба;
• Цанговый патрон;
• Патрон от электродрели;
• Другие виды зажимных устройств.

Другие конструктивные элементы

Перечень узлов и элементов, предназначенных для обеспечения работы самодельного токарного станка по металлу может иметь много пунктов, но наиболее важные в нем будут:

• Салазки;
• Пиноль;
• Резцедержатель;
• Фартук.

Салазки

Салазки предназначены для плавного перемещения резцедержателя. Для самодельных мини станков обычно используются только поперечные салазки, по которым при вращении маховика происходит плавное движение резцедержателя перпендикулярно оси вращения шпинделя. Продольное движение осуществляется при помощи суппорта. Такое решение не дает возможности выполнять большое количество операций, поэтому при конструировании станка стоит предусмотреть еще и поперечные для более точной работы. Ну а для станков, претендующих на высокий результат, не помешают устройства для перемещения резца под углом в 45 градусов к оси вращения.

Пиноль

Используется для закрепления заготовки в задней бабке. Эта деталь должна иметь высокую прочность и надежность, поскольку испытывает постоянное трение о металл заготовки.

Резцедержатель

Назначение резцедержателя – фиксация режущего инструмента на салазках суппорта. В процессе работы в этот узел могут фиксироваться и другие типы инструмента, например, накатки и шарошки. Резцедержатель должен обеспечивать, с одной стороны, надежное крепление резца, а с другой, оперативное изменение положение инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Фартук

Назначение этого элемента конструкции – сбор металлической стружки. Он располагается под станиной и при обработке металла стружка падает на фартук, а не на пол.

Электрическое оснащение станка

К электрооборудованию токарно-винторезного станка относится основное оборудование – электродвигатель с пусковыми конденсаторами и блоком защиты. И вспомогательное электрооборудование – лампа освещения и другие элементы, например, вытяжной вентилятор.

Особе внимание в электрооборудовании следует уделить приборам защиты от поражения электрическим током. Здесь прежде всего необходимо установить реле защиты, сделать вывод защитного заземления и обеспечить пульт управления специальной большой кнопкой выключения электропитания. Наличие этих защитных устройств в составе электрооборудования важное требование правил техники безопасности при работе с таким травмоопасным оборудованием.

Изготовление токарного станка по металлу своими руками

Процесс изготовления токарного станка по металлу своими руками, как и процесс промышленного производства имеет несколько этапов. Каждый этап по-своему важен, как важна и последовательность этапов при создании конструкции.

Начальный этап – проектирование. Он начинается с разработки концепции компоновки устройства, его технических параметров и создания технической документации.

Этап практического изготовления включает в себя разметку материала, резку, подгонку и создание первоначальной модели. Далее, идет процесс наладки и подгонки узлов и деталей. Так что говорить о конкретных сроках, за которые можно самостоятельно собрать рабочий токарный станок своими руками не стоит.

Проектирование и чертежи настольного токарного станка

Проектирование подобного рода изделий рекомендуется делать на основе тех задач, которые планируется выполнять на это оборудовании. Чаще всего за основу берутся простые, не требующие высокой квалификации и дорогостоящего оборудования виды работ:

• Гладкая черновая и чистовая обработка цилиндрических деталей;
• Точение ступенчатых фасонов заготовок;
• Обработка конусных поверхностей;
• Формирование уступов, канавок с прямыми и наклонными поверхностями;
• Расточка цилиндров и конусов;
• Нарезание различного вида резьбы;
• Обработка кромок отверстий;
• Формирование рифлёной поверхности;
• Отрезание заготовок.

Определяем необходимые размеры

Вторым важным моментом выступает то, каких размеров заготовки будут обрабатываться при помощи этого станка. Для того чтобы заниматься моделированием достаточно небольших размеров, этот вариант мини станка может иметь небольшие размеры, и целиком помещаться на обычном письменном столе.

Для оборудования, которое планируется применять для обработки заготовок диаметром 50 мм и длиной до 500 необходима будет станина минимальной длины в 750 мм. А для работы с заготовками большей длины потребуется еще и отдельное основание. Простой деревянный стол устройство массой 50-70 кг попросту не выдержит.

Создаем необходимую проектную документацию

Увы, без разработки чертежей при постройке станка своими руками не обойтись. В принципе профессионально вычерчивать все узлы и детали смысла нет, а вот сделать технический рисунок, в котором учесть расположение деталей, способ их соединения и крепления все-таки стоит. При разработке отдельно нужно просчитать размеры станины и всех деталей, которые будут собираться из металлопроката. На рисунках нужно отметить точки соединений, места сверления отверстий и способ фиксации отдельных подвижных узлов. В качестве отдельного документа нужно оформить кинетическую схему станка и схему подключения электрооборудования. Кинетическая схема подразумевает то, как будут расположены шестерни или шкивы коробки передач, и как будет осуществляться изменение скорости вращения шпинделя. А электрическая схема даст возможность правильно подключить электрооборудование.

Совет: отличным подспорьем в качестве наглядного пособия по разработке чертежей могут служить старые советские технические журналы для технического творчества.

Именно в них часто публиковались чертежи оборудования для оснащения домашней мастерской.

Выбор электродвигателя для станка

Среди узлов самодельного станка электродвигатель один из немногих элементов который все-таки придется приобретать в уже собранном виде. Для оснащения маломощных мини-станков для моделирования и несложных работ подойдут небольшие электродвигатели мощностью до 500 вт. Более мощные и высокооборотистые типы двигателей можно устанавливать на станки для серьезных гаражных работ. А вот что касается типа мотора, то здесь лучше отдать предпочтение асинхронным видам. Они надежны, неприхотливы к перепадам напряжения и изменению нагрузки при работе.

Двигатель от стиральной машинки

Использование двигателя от стиральной машины в самодельном металлообрабатывающем станке дает несколько преимуществ – эти моторы доступны, имеют большой ресурс, отдельные модели можно использовать с установленными на них шкивами. Двигатели от современных стиральных машин, кроме всего прочего, можно использовать с автоматическим регулятором оборотов, это упростит конструкцию, поскольку не потребуется мудрить над коробкой передач.

Токарный станок на основе дрели

Для небольших работ в формате настольного токарного станка может подойти и бытовая электродрель. Преимущество этой простой конструкции в том, что узел передней бабки имеет уже готовый вид с регулятором оборотов, переключателем скоростей (для двухскоростных моделей) и патроном для зажима заготовки. Минус этого варианта заключается в том, что фиксировать можно детали максимального диаметра 10 или 13 мм, это максимальный размер детали, которые можно зажать в сверлильном патроне.
2.3. Порядок сборки

Сборка узлов и механизмов станка производится в определенном порядке, позволяющем постепенно собрать нужную конструкцию и при этом в процессе работы избежать крупных ошибок. Рекомендуется начинать работы со сборки основания рабочего стола, станины и суппорта, передней и задней бабки, резцедержателя и установки дополнительного оборудования.

Рама стола

Настольный вариант токарного станка по металлу рекомендуется собирать на специально изготовленном для этого столе. Рамная конструкция из уголка 40х40 или 45х45 отлично выдержит массу станка в 50 и даже 70 кг. В качестве крышки лучше использовать массивную доску из твердых пород дерева толщиной 50 и более мм. Раму стола лучше сразу фиксировать сварным швом.

Станина и суппорт

Станину для небольших станков можно сделать из профильной или обычной толстостенной водопроводной трубы. Для массивных проектов, с мощным двигателем и патроном диаметром 100мм станину лучше собрать из тавра или швеллера.

Суппорт лучше сделать из массивного швеллера. Втулки для движения по направляющим изготавливаются из бронзы, а вот для перемещения суппорта привариваются усиленные гайки. При опоре суппорта на станину делается широкая шлифованная подошва. Поверхность скольжения смазывается литолом или солидолом.

Изготавливаем переднюю и заднюю бабки

Сборка этих узлов требует особой точности и аккуратности. Перед сборкой передней бабки проверяется параллельность оси вала и горизонтальной плоскости станины. Вал не должен иметь ни горизонтального ни вертикального биения. Подшипники жестко насаживаются на вал и также фиксируются на корпусе. Вращение вала должно иметь легкое и свободное. Корпус передней бабки лучше собрать из швеллера, при этом предусмотреть возможность доступа к подшипникам для смазки.

Задняя бабка проверяется на точность по центру пиноли и зажимного патрона. Корпус можно выполнить из профильной трубы. Фиксация пиноли осуществляется при помощи зажимных болтов.

Резцедержатель своими руками

Для резцедержателя нужно использовать металлические пластины толщиной не менее 10 мм. Классическая форма резцедержателя квадратная, сам резец фиксируется прижимными болтами. А собранный держатель прикрепляется к салазкам большим болтом, с приваренной к головке рукояткой.

Направляющие для станка

Направляющие могут быть выполнены из трубы диаметром 15 мм, квадрата 10х10 мм или круглого прута. В качестве вала подачи суппорта и салазок можно использовать шпильки диаметром 18 мм и более.

Что нужно учесть во время сборки?

Для всех видов самодельных станков использование сварных соединений используется как самое надежное. Однако при работе электросваркой металл может деформироваться, из-за чего точность может быть нарушена. Для того чтобы сварка была прочной и правильной рекомендуется сначала сделать несколько пробных швов и только после проверки приступать к окончательному соединению деталей.

Особенности работы на самодельных станках

Для успешной работы на любом оборудовании прежде всего необходим опыт. Поэтому прежде чем приступать к обработке ответственных деталей рекомендуется сначала опробовать оборудование и приспособления станка для простых изделий. Ведь обработка сложной детали, как правило, состоит из ряда простых операций выполнение которых позволяет получить из простой заготовки деталь сложной формы.

Техника безопасности

Приступая к работе нужно:

• Убедится в правильности установки заготовки и надежности фиксации резца;
• Проверить, что убраны все инструменты и посторонние вещи;
• Одеть защитные очки и опустить защитное стекло.

Во время работы:

• Нельзя прикасаться к вращающимся деталям;
• Снимать очки и убирать защитное стекло;
• Останавливать шпиндель рукой.

После окончания работ нужно обязательно обесточить станок и дополнительное оборудование.

Правильный уход за станком

Уход за оборудованием не требует сложных приспособлений и операций. Достаточно взять за правило работать заточенным инструментом, убирать после работы стружку и пыль, проводить хотя бы раз в месяц смазку трущихся поверхностей и если это необходимо менять масло в коробке передач станка.

Конструктивные особенности токарных станков по металлу

Принцип работы

Основан на точном перемещении закреплённого в резцедержателе режущего инструмента или обрабатывающего агрегата, или самой заготовки в процессе обработки резанием.

Принцип использования крутящего момента:

• от ходового винта – для нарезания резьбы;
• от ходового вала – для подач режущего инструмента;
• от ходового винта – для нарезания резьбы и, перестроив гитару – для продольной подачи;
• от ручного привода – применяется в операциях, где использование ходового вала и ходового винта не целесообразно (торцевание, снятие фасок, часто – при отрезании детали от заготовки, сверлении и т. д.).

Задняя бабка

Задняя бабка подвижная, она используется для закрепления детали на шпинделе. Состоит из 2 частей: нижней – основной плиты и верхней, удерживающей шпиндель.

Задняя бабка в разрезе

Подвижная верхняя часть движется по нижней перпендикулярно горизонтальной оси станка. Это необходимо при точении конусообразных деталей. Через стенку бабки проходит вал, он может поворачиваться рычагом на задней панели станка. Крепление бабки к станине производится обычными болтами.

Индивидуален по своей компоновке каждый токарный станок, устройство и схема могут несколько отличаться в деталях, но в малых и средних станках такой вариант встречается наиболее часто. Компоновки и схемы тяжёлых больших токарных станков отличается в зависимости от их назначения, они узкоспециализированные.

Как он устроен?

Конструкция суппорта состоит из механизмов:

• нижних салазок продольного суппорта;
• поперечных салазок поперечного суппорта с прикрепленной поворотной плитой;
• поворотной плиты с установленным на ней верхним суппортом с резцедержателем;
• фартука.

Продольный суппорт – это салазки (нижние салазки), на которых смонтировано все механизмы агрегата. Привод от ходового вала или ходового винта, посредством коммутирующих устройств, расположенных в фартуке, а также вручную. Нижние салазки суппорта перемещают весь агрегат по направляющим станины.

Поперечный суппорт – механизм, сопряженный с направляющими продольного суппорта. Привод: механический – от винта каретки или вручную. Задаёт направление поворотной плите и верхнему суппорту с резцедержателем.

Поворотная плита закреплена гайкой на поперечных салазках. На поворотной плите установлен механизм верхних салазок (верхнего суппорта).

Верхний суппорт – каретка с салазками (верхние салазки), сопряженными с направляющими поворотной плиты. Поворотная плита предназначена для установки верхнего суппорта под углом к оси поперечных салазок (нарезание конусов).

Резцовая головка (резцедержатель) – установленный на горизонтальной площадке верхних салазок подвижный механизм с четырьмя площадками для крепления режущего инструмента или обрабатывающих агрегатов (напр. – шлифовальная головка) или приспособлений для крепления самой заготовки.

Фартук – основной узел управления всей работы суппорта. На нём смонтированы органы включения – выключения механизмов станка, непосредственно сообщающих величину подачи режущему инструменту.

Механизмы суппорта сообщают режущему инструменту движение в горизонтальной плоскости:

• продольное – вдоль оси заготовки;
• поперечное – под прямым углом относительно оси направляющих станины;
• под заданным углом к продольной оси обрабатываемой детали.

Станки, массой больше 1000 кг, снабжаются устройствами ускоренного перемещения суппорта. Легких станков, как правило, таких устройств лишены, но народные умельцы успешно решают эту проблему самостоятельно.

Установка ходового винта и ходового вала

Эта операция исключается, если ремонт каретки выполнен согласно табл. 5.

Совмещение осей ходового винта и ходового вала, коробки подач и фартука проводят в соответствии со следующим типовым технологическим процессом.

1. Устанавливают корпус коробки подачи и укрепляют его на станине винтами и штифтами
2. Устанавливают каретку в средней части станины и прикрепляют винтами заднюю прижимную планку каретки
3. Устанавливают фартук и соединяют с кареткой винтами (фартук может быть установлен не полностью собранным)
4. В отверстия коробки подач и фартука для ходового винта или ходового вала устанавливают контрольные оправки. Концы оправки должны выступать на 100—200 мм и иметь одинаковый диаметр выступающей части с отклонением не более 0,01 мм (люфт оправок в отверстиях недопустим).
5. Придвигают каретку с фартуком к коробке подач до соприкосновения торцов оправок и замеряют величину их несоосности (на просвет) с помощью линейки и щупа.
6. Восстанавливают соосность отверстий для ходового винта и ходового вала в коробке подач и фартуке посредством установки новых накладок, шабрения направляющих или накладок каретки, переустановки коробки подач.

Допустимое отклонение от соосности отверстий коробки подач и фартука: в вертикальной плоскости — не более 0,15 мм (ось отверстия фартука может быть только выше отверстия коробки подач), в горизонтальной плоскости — не более 0,07 мм.

Переустановку коробки по высоте следует производить при ремонте направляющих каретки без компенсирующих накладок. При этом отверстия в коробке подач для винтов крепления ее к станине фрезеруют. При смещении коробки в горизонтальном направлении необходимо фрезеровать отверстия в каретке для винтов крепления фартука: последний необходимо также сместить, а затем заново штифтовать.

Регулировки

Любая пара направляющих работает при оптимально достаточной величине зазора между ними. Превышение этой величины понижает жёсткость сопряжений, отрицательно влияет на качество и точность обработки.

Жёсткость поворотного резцедержателя обеспечивается винтовым зажимом и фиксирующим устройством совместно. Если силы фиксирующего устройства недостаточно, возникает опасность разрушения этого ответственного узла от осевых или радиальных нагрузок.

Износ трущихся поверхностей суппортов и станин неравномерен и достигает, порой, сотых и даже десятых долей миллиметра. По этой причине невозможно установить одинаковые зазоры на всех рабочих поверхностях. Винты привода салазок изнашиваются также неравномерно.

Для сохранения рабочего диапазона салазок, регулировку зазоров производят с установкой каретки в место с минимальным износом. Направляющие станины интенсивно изнашиваются ближе к передней бабке. Наибольший износ поперечных салазок в середине их рабочего диапазона. Направляющие верхних салазок износу подвержены меньше, поскольку не так часто бывают в работе.

Устройство токарного станка по металлу

Токарные станки по металлу, в общей своей массе, имеют примерно схожую компоновку — схему расположения узлов. В этой статье мы перечислим и опишем основные узлы, принцип их работы и назначение.

Основными узлами являются:

• станина;
• передняя бабка;
• шпиндель;
• механизм подачи;
• суппорт;
• фартук;
• задняя бабка.

Основные узлы токарного станка по металлу

Видео-урок об устройстве токарных станков по металлу

Как осуществляется его ремонт?

Оптимальные значения зазоров во всём рабочем диапазоне сопряжений достижимы средней тяжести и тяжелых станков достижимы исключительно путем восстановления геометрических параметров на шлифовальном станке и шабрением.

Восстановление и реставрация легкого, пусть и морально устаревшего станка, вполне доступны современному умельцу. Приборы электронного управления освобождают от громоздких шкивов, ремней, зубчатых колес и массивных электродвигателей. Шаговые двигатели решают проблему привода суппортов и ходовых винтов. Геометрию и жесткость суппортов осилит любой инструментальный цех.

Суппорт токарного станка и его устойчивость к вибрации

С учетом формулы (1) для двухмассовой системы с четырьмя степенями свободы получим систему дифференциальных уравнений движения в направлениях главных координат в виде (Формула 3).

Система уравнений (Формула 3) описывает колебательное движение упругой системы резец — суппорт токарного станка при разных значениях углов ориентации главных осей жесткости β1 и β2.

Представление математических моделей динамических систем в виде дифференциальных уравнений является достаточно эффективным методом их исследования. Однако этот метод имеет недостатки, к которым можно отнести сложность компьютерного моделирования и большое количество времени, которое тратиться на расчеты систем как второго, так и более высокого порядков. Современные методы исследований поведения систем автоматического управления предполагают использование компьютерной техники для решения сложных в расчетном плане задач. К таким методам относится наиболее универсальный метод представления моделей в переменных состояния.

При использовании метода переменных состояния система уравнений (Формула 3) представляется в виде восьми дифференциальных уравнений первого порядка в явной форме:

где x(t) – вектор-столбец, компонентами которого являются переменные состояния; u(t) – вектор-столбец входной переменной; t – независимая переменная в размерности времени.

Выходная переменная системы представлена в виде: y = g(x,u,t). Результатом расчетов системы (Формула 3) являются колебательные движения резцедержателя m1 в направлениях главных координат η12, η11 и суппорта m2 в направлениях координат η22, η21. Связь обобщенной координаты y с главными координатами η12 и η11 для резцедержателя m1 осуществляется в соответствии с системой уравнений (Формула 2) в следующем виде:

y = η12cos(β1) + η11sin(β1).

В качестве примера рассмотрим упругую систему резец-суппорт с потенциально неустойчивой подсистемой суппорта токарного станка, которая имеет такие характеристики в направлении главных координат: жесткость суппорта с21 = 5,0Е7 Н/м и с22 = 2,5Е7 Н/м, коэффициенты демпфирования h21 = h22 = 1,0E3 кг/с, масса суппорта m2 = 140 кг. Угол разворота главных осей жесткости β2 = 60°. При заданном угле действия силы резания α = 30° отклонения главных осей жесткости суппорта от виброустойчивого положения составляет (β2 – α) = 30°, что свидетельствует о потенциальной неустойчивости системы.

Для повышения виброустойчивости в упругую систему резец–суппорт вводится резцедержатель с ориентированной жесткостью, который имеет такие характеристики в направлении главных координат: жесткость с11 = 3,5Е7 Н/м и с12 = 5,0Е7 Н/м, коэффициенты демпфирования h11 = h12 = 1,0E3 кг/с, массу m1 = 6,5 кг. Угол ориентации главных осей жесткости резцедержателя по величине равен половине угла направления действия силы резания, а именно β1 = α/2.

На рис. 4 представлены результаты расчетов амплитудно-частотных характеристик упругой системы резец–суппорт при значениях угла разворота главных осей жесткости суппорта β2 = 60° и β2 = 15° и при неизменном угле β1 = 15°.

Как видно из рис. 4, увеличение угла разворота главных осей жесткости суппорта с β2 = 15° до β2 = 60° приводит к увеличению амплитуд колебаний на собственных частотах суппорта токарного станка (70 и 93 Гц) больше чем в два раза, что подтверждает влияние величины угла β2 на виброустойчивость упругой системы. При этом практически не изменяются амплитуды колебаний на собственных частотах резцедержателя (378 и 451 Гц).

Дефекты:

• Изнашивание, цараины. Изнашивание есть окислительное, при заедании и механическое;
• Механические повреждения (трещины, скручивания);
• Химико-тепловые повреждения (коррозия).

Очень часто суппорт страдает от поломки каретки. Здесь потребуется восстановить перпендикулярность плоскости каретки.

Также существуют и другие множественные поломоки станка. К более серьезным видам относятся:

• Каретка станка;
• Фартук;
• Станина;
• Коробки скоростей передачи.

Станок выполняет тяжелую работу и со временем его детали стираются и ломаются. Все это происходит из-за сильных нагрузок при работе по металлу. Износ определенной части можно определить по поверхности салазок. При значительных дефектах появляются небольшие впадины.

В чем заключается самостоятельный ремонт?

Нужно провести регулировка зазоров. Они появляются из-за износа деталей. Данный дефект случается из-за помех в перемещении салазок. Для ремонта следует переместить направляющие в прежнее положение и избавиться от зазоров.

Часто проводят регулировку люфта. Устраняется поломка путем закрепления гайки.

Регулировка сальников. Во время работы станка сальники постепенно засоряются, и происходит износ детали. В ремонте этой немаловажной части нет ничего сложного. Самое главное тщательно промыть набивку, а затем смазать и пропитать её маслом. Если сальники полностью износились, то лучше заменить на новые.

При легком дефекте можно провести ремонт и исправить деталь. А при сильном износе — заменить.

В сервисе проводят измерения износа. Существует несколько методов такой работы.

• Интегральный метод. Определяется суммарный износ поверхности;
• Микрометраж. Измеряется деталь при помощи микрометра；
• Искусственных баз. Используется для оценки износа поверхноси трения базовых деталей станка.