Обзор токарных станков по металлу. Описание работы и разновидности.

Токарная обработка используется при изготовлении различных деталей, включая сложные, прецизионные. Такие работы выполняются на специализированном оборудовании. Рассмотрим основные виды токарных станков по металлу. Обозначим их важные различия, особенности. Расскажем много интересного про токарный станок: как называется, как работает, каким бывает по конструкции и принципу функционирования.

Токарный станок: определение, суть работы

Токарный станок – что это такое? Это оборудование, на котором производится обработка резанием с целью придания заготовке необходимых характеристик – габаритов, форм, степени гладкости.

Токарной обработке подвергаются тела вращения, имеющие продольную ось, вокруг которой они крутятся. Они имеют конические, цилиндрические или более сложные фасонные поверхности.

Заготовка крепится в специальном центре или патроне, с заданной скоростью вращается. А рабочий инструмент (обычно резец), зафиксированный в суппорте, перемещается в продольном направлении либо поперечном. Он постепенно углубляется в материал и срезает его послойно с заданными рабочими параметрами, меняя конфигурацию и размеры заготовки.

Токарный станок: описание функций

Если рассматривать с точки зрения функционала токарный станок, для чего предназначен этот агрегат? С его помощью можно проводить следующие операции в рамках металлообработки:

• просверливание сквозных и глухих отверстий заданных диаметров;


• доработка сформированных отверстий – их растачивание для расширения, зенкерование для корректировки профиля и достижения нужной гладкости, зенкование для подготовки гнёзд под крепёж или снятия фасок;


• наружное и внутреннее точение – послойное срезание металла;


• отрезка фрагментов длинных изделий для их укорачивания или получения отдельных мелких частей;


• подрезание торцов для формирования плоских ровных поверхностей, располагающихся строго перпендикулярно относительно оси вращения;


• создание резьбы для последующего формирования разъёмных соединений.

Предназначение токарного станка зависит от его типа.

Все токарные станки: виды и назначения

Существующие типы станков токарной группы различаются по конструкции, принципам действия, функциям, выполняемым работам, уровню автоматизации. Ниже рассмотрим подробную классификацию по важным критериям.

Функциональность, универсальность

Классификация токарных станков по степени их универсальности предполагает выделение следующих видов:

• Специальные. Они создаются для работ с конкретными категориями деталей и внедряются в специфические заготовительные или производственные комплексные процессы.


• Специализированные. Они «заточены» под определённые операции, поэтому область применения обычно ограничена. Зато производительность высокая, что позволяет запускать массовые производства однотипных деталей с повышенной точностью форм и размеров, с постоянной повторяемостью характеристик.


• Универсальные. Входящий в такую группу токарный станок – это машина, способная выполнять широкий спектр операций. Многофункциональные обрабатывающие центры задействуются в многоэтапных комплексных производствах: как мелкосерийных, так и масштабных. Их используют в ремонтных цехах, сервисных центрах.

Автоматизация

По тому, насколько автоматизированы рабочие процессы, станки токарной группы подразделяются на:

• Ручные, они же механические. Это примитивные модели, в которых управление операциями ложится на плечи оператора. Последний должен владеть соответствующими знаниями и навыками, постоянно контролировать процесс. Ручные станки отличаются низкой производительностью, высокими рисками ошибок из-за влияния человеческого фактора.


• Полуавтоматические. В них оператор настраивает оборудование и контролирует рабочие параметры, но частично процессы протекают в автоматическом режиме. Полуавтоматы более производительны, чем предыдущий тип.


• Автоматические. В таких модификациях все операции автоматизированы. Оператор лишь включает, запускает и первично настраивает станок-автомат. Далее обработка происходит без участия человека.


• ЧПУ-станки. Они оснащаются числовым программным управлением (так расшифровывается аббревиатура), которое представляет собой компьютеризированную высокотехнологичную систему, где приводы, играющие роль исполнительных механизмов, управляются полностью автоматически и все движения совершают по заранее разработанной программе, загруженной во встроенный процессор или управляющий модуль.

Компания Profbau предлагает токарную обработку металла с ЧПУ на заказ и использует современное оборудование. 

Масса

По весу бывают такие разновидности токарных станков:

• Лёгкие. Их масса не превышает полтонны, то есть 500 кг. В эту категорию входят переносные настольные модели, используемые в небольших цехах, мелких мастерских. Обрабатываемые изделия, соответственно, имеют небольшой диаметр – не более 200 мм.


• Средние. Их вес – до 4 тонн. Такие станки обрабатывают более крупные металлоизделия – до 500 мм.


• Крупные. Они весят порядка 10-15 т, подходят для металлообработки изделий, достигающих 1,25 м в диаметре.


• Тяжёлые. Это самые массивные модели, которые весят до нескольких десятков тон и подходят для работ с крупногабаритными изделиями, диаметр которых достигает 3-4 метров.

Тип выполняемой металлообработки

Какие бывают токарные станки по металлу в зависимости от осуществляемой обработки? Они делятся на несколько видов, которые лучше рассмотреть отдельно и подробно.

Токарно-винторезные

Они востребованы, предназначены для обработки металлоизделий посредством вращения последних и одновременного продольного движения режущего инструмента. Токарно-винторезные модели применяют в электронике, автомобиле-, судо- и машиностроении, авиационной отрасли. Они помогают эффективно изготавливать детали в виде тел вращения, имеющих высокоточные габариты и идеальную гладкость. Это цилиндры, втулки, гильзы, шпиндели и прочие детали.

В конструкции суппорт для крепления режущего инструмента, шпиндельная бабка, станина (основание для размещения всех основных узлов агрегата), коробка подач для направления движения от шпиндельного механизма к суппорту, задняя бабка, удерживающая второй конец обрабатываемой заготовки, а также фартук, где движение винта или валика превращается в перемещения суппорта.

Существуют разные виды токарно-винторезных станков. Они, как и остальные, классифицируются по весу, по степени автоматизации. Выделяют ручные, автоматические модели, с ЧПУ.

Токарно-карусельные

Карусельный станок представляет собой устройство, которое позволяет обрабатывать крупногабаритные заготовки, имеющие значительный диаметр, но отличающиеся относительно малой высотой. В таких машинах ось вращения располагается по вертикали. Металлоизделия устойчиво закрепляются на крутящейся планшайбе и вращаются не в вертикальной плоскости, как в стандартном варианте, а по горизонтали. Такой принцип движения напоминает работу карусели, что и дало название.

На токарно-карусельном специальном или универсальном станке возможно точить конические и цилиндрические заготовки, растачивать их, торцевать, обрабатывать края, создавать резьбы, доводить до идеала наклонные поверхности. С дополнительной оснасткой функционал расширяется и может охватывать шлифовку, фрезеровку.

Благодаря возможности металлообработки крупных изделий удаётся изготавливать детали для оборудования, которое задействуется в оборонном и военном деле, нефтегазовой отрасли, горнодобывающей промышленности, космонавтике, судоходстве.

Главным узлом конструкции является стол с планшайбой. Последняя фиксирует заготовку. Обычно предусматривается пара стоек: по ним движется траверса, представляющая собой горизонтальная консоль, снабжённую двумя суппортами для установки разных рабочих инструментов.

По количеству опорных точек карусельные устройства бывают:

• Одностоечными. На них можно обрабатывать относительно небольшие изделия – до 2 метров в диаметре.


• Двухстоечными. Они подходят для работ с массивными заготовками.

По количеству суппортов машины разделяются на два вида:

• С одним суппортом.


• С несколькими суппортами. В стандартном исполнении их два. Один – расточной, а второй – револьверный.

Лоботокарные

Их называют лобовыми из-за особенностей выполняемых работ. Они являются альтернативой карусельных, но в последнее время используются реже. Особенность – обработка торцевых частей и кромок со стороны «лба» (отсюда характерное название). Эти агрегаты рассчитаны на работы с широкими, но короткими деталями малой длины и значительного диаметра. В эту категорию входят диски, фланцы, кольца, колёса.

В конструкции предусматриваются горизонтально размещаемый шпиндель, расположенная вертикально планшайба, а также пара суппортов с поперечной и продольной подачей. Задняя бабка зачастую отсутствует. А передняя обычно удалена от суппорта, который имеет привод, отдельный от шпинделя. Последний вращается довольно медленно, в горизонтальной плоскости.

Токарно-револьверные

Эти станки рассчитаны на металлообработку полуфабрикатов в виде калиброванных прутьев. Название объясняется тем, что головка тут имеет револьверный тип, и в ней можно фиксировать одновременно несколько рабочих инструментов. Это расширяет функционал, повышает производительность за счёт ускорения технологических процессов.

Револьверные станки активно применяются в массовых производствах для расточки, точения (включая сложное фасонное), сверления, нарезания резьбы, зенкерования, развёртывания.

Многошпиндельные

Они имеют четыре, шесть либо восемь шпинделей, делятся по видам заготовок на патронные и прутковые. По размещению шпинделя выделяют вертикальные и горизонтальные многошпиндельные станки. Также агрегаты делятся на два типа по принципу работы:

• Последовательного действия. Тут одна деталь подвергается нескольким операциям, протекающим в определённой последовательности.


• Параллельного действия. Здесь в каждом шпинделе заданные переходы осуществляются параллельно, одновременно.

Назначение таких машин – металлообработка изделий сложных конфигураций, а именно труб и прутьев с разными сечениями, в том числе нестандартными. Такие заготовки возможно просверливать, точить, зенкеровать, развёртывать и растачивать в них отверстия, нарезать резьбу.

Преимущества многошпиндельных агрегатов – одновременное проведение нескольких операций, высокая степень автоматизации, значительная производительность, отличная мощность приводного механизма. Такие качества обусловливают востребованность в массовых, крупносерийных производствах.

По конструкции многошпиндельные устройства делятся на:

1. Горизонтальные полуавтоматы и автоматы. У полуавтоматических станков нет загрузочно-разгрузочного устройства, поэтому загрузка и выгрузка выполняются ручным способом. У автоматов же производственный цикл оптимизирован и автоматизирован. Такие агрегаты бывают патронными и прутковыми. У первых есть манипулятор, выполняющий загрузочные и выгрузочные операции. Прутки удерживаются направляющими трубами. Блок шпинделя выполнен в виде поворотного барабана. Он совершает повороты и обеспечивает доступ к заготовке определённого рабочего инструмента, зафиксированного в суппорте (поперечном либо продольном). То есть одновременно обрабатывается несколько металлоизделий. При прутковом исполнении от прутка в конце отделяется деталь, затем прут выезжает на нужную длину для осуществления последующего цикла.


2. Вертикальные полуавтоматы. Они более компактны, но при этом используются для работ с крупногабаритными штампованными и литыми металлическими изделиями. Количество шпинделей может доходить до 12 штук. Заготовки крепятся с помощью цанговых или кулачковых патронов. У вертикального полуавтоматического многошпиндельного станка несколько суппортов, движущихся как горизонтально, так и вертикально. Они оснащаются инструментальными головками. Также суппорты могут работать последовательно (друг за другом) или же параллельно, в один момент времени. Если операции одновременные, то по количеству поворотные позиции совпадают с числом предусмотренных шпинделей. А при последовательных процессах происходит непрерывное вращение карусели по отношению к колонне, снабжённой кулачком.

Разновидности устройств с ЧПУ

Рассмотрим основные типы токарных станков с ЧПУ:

• С разомкнутой системой, то есть открытой. Данные подаются в одном направлении. Команды, задаваемые программой, поступают в блок управления, откуда идут к исполнительным механизмам. Контроля фактического выполнения операций тут нет.


• С закрытой, замкнутой системой. Она отличается наличием обратной связи, устанавливаемой между исполнительными приводами и управляющим блоком. Это даёт возможность мониторить параметры технологических операций. Но корректировка работы невозможна.


• С самонастраивающейся системой. Это модифицированный подвид замкнутой вариации. Тут блок управления отвечает не только за контроль хода выполнения команд, но и за их корректировку с учётом получаемых и обрабатываемых результатов.

Метод управления процессами может предполагать систему таких типов:

• Позиционная. Тут работа стартует, когда заготовка находится в нужной позиции, соответствующей запланированной операции.


• Прямоугольная. Здесь заготовка обрабатывается последовательно, перемещаясь поперечно и продольно. При этом движение осуществляется оп настроенным и постоянно контролируемым координатам.


• Контурная. Перемещения инструмента и изделия имеют сложные траектории, задаваемые и отслеживаемые программой.

Правила выбора

Выбирая подходящий тип, металлообрабатывающее предприятие или частный мастер должен учитывать такие моменты:

1. Цели применения. Для маленькой мастерской или небольшого цеха подойдёт универсальный компактный агрегат. А для крупносерийного производства нужно несколько специализированных станков, желательно с ЧПУ для максимальной точности характеристик деталей.


2. Выполняемые операции: особенности, количество. Для успешной реализации производства следует подобрать соответствующий специализированный агрегат или универсальный, многофункциональный.


3. Габариты, формы заготовок. Например, для крупных подходят токарно-карусельные агрегаты. Они же используются для обработки коротких и широких изделий, как и лоботокарные.


4. Обрабатываемые материалы. Если это алюминий или другой мягкий металл или сплав, то шпиндель может вращаться со средней или малой скоростью. Но особое внимание уделяется точности настроек. А титан и прочные стали требуют подбора мощного, производительного станка.


5. Класс точности готовых изделий. Он определяет допустимую погрешность обработки, минимальные допуски – отклонения от заданных параметров.


6. Требующиеся технические характеристики оборудования: тип двигателя и его мощность, совместимые рабочие инструменты и дополнительная оснастка.

Заключение

Из статьи вы узнали всё про токарные станки: названия, виды, функции. Качество готовых изделий зависит не только от корректного выбора вида, но и от квалификации оператора. Именно поэтому работы следует доверять специалистам компании Profbau. Мы осуществляем профессиональную, высокоточную, оперативную токарную обработку различных металлов: меди, бронзы, стали, титана, латуни.

Узнать о сотрудничестве подробнее можно по телефонному номеру +7 (495) 138-25-25, по электронной почте zakaz@profbau.ru, в нашем офисе, в мессенджере или, оставив заявку на сайте.