Устройство токарного станка по металлу

Общая конструкция и устройство токарного патрона для станка по металлу

Вместе с патроном поставляются комплекты:

• прямых кулачков;
• обратных кулачков;
• вне комплекта поставляться кулачковые рейки.

Наиболее распространен трехкулачковый патрон, состоящий из:

• монолитного или составного корпуса с тремя радиальными пазами для кулачков;
• кулачки (прямые и обратные) выполнены из качественной твердой, закаленной стали высокой прочности, связаны с торцевой резьбой спирального диска;
• спирального диска, с большим зубчатым колесом на его обратной стороне. Связан с зубчатой передачей конической шестерни;
• конических шестерен, вращением ключа, вставленного в квадратное отверстие этой шестерни, спиральному диску сообщается вращательное движение.

Простота технологических приёмов базирования деталей стало причиной популярности и распространения трехкулачкового патрона на станках, применяемых в производстве

Ключ

Металлический стержень, на одном конце которого перпендикулярно его оси просверлено отверстие с установленным в нем металлическим рычагом. Превышение длины рычага на 35–40 % относительно высоты ключа, является оптимальной.

На нижнем конце стержня выполнен четырехгранный наконечник, соразмерный с отверстием внутри конической шестерни. Служит ручным приводом кулачков посредством вращения спирального диска во время закрепления заготовки в рабочей зоне станка.

Пружина

Устанавливается на наконечник ключа. По завершении операции, нагрузка от усилий руки на ключ снимается и пружина, распрямляясь, удаляет ключ из гнезда патрона. Если станочник по невнимательности сам не извлекает ключ, то за него это делает пружина.

Втулка

Полый цилиндр, в верхней части которого прорезаны пазы для сухарей-полуколец. Обеспечивает фиксирование конической шестерни в рабочем теле патрона. Во внутренний диаметр втулки устанавливается верхняя часть конической шестерни с канавкой для сухарей-полуколец.

Шестерня

Коническая (или малая) шестерня вставлена в малое отверстие корпуса патрона. Её верхняя часть сопряжена с пазами втулки посредством сухарей-полуколец.

Малая шестерня постоянно зацеплена с зубьями большой шестерни и предназначено для передачи вращательного движения спиральному диску патрона.

Фланец

Переходной фланец, планшайба. Предназначен для прочного и точного соединения патрона с рабочим концом шпинделя станка. К примеру, на шпинделе ТВ-4 нарезана резьба, на неё устанавливается переходной фланец (планшайба для токарного патрона), на который крепится токарный патрон.

Спиральный диск

Спираль Архимеда, улитка, планетарка. Металлический диск, на одной стороне исполнены зубья большой шестерни, постоянно зацепленные с зубчатой передачей конической шестерни.

На другой стороне данного диска вырезан профиль спирали, которая в постоянно контактирует с пазами (рейками или гребёнками) кулачков. Последние, синхронно перемещаясь, работают на зажим, центрирование и фиксацию детали в зоне обработки станка.

Извлечение зажатой кулачками детали происходит обратным вращением ключа патрона.

Обратный кулачок

Применяется для зажима деталей больших диаметров. У каждого кулачка имеются две ступени для крепления деталей на разжим и по одной призме, работающие на сжим.

Ступени кулачков используются для устранения торцевого биения детали. Кроме этого, станочники самостоятельно создают на обратных кулачках дополнительную крепящую базу, работающую на разжим.

Корпус

В зависимости от конструкции и способов крепления к шпинделю условно можно разделить на монолитный (корпус – одна базовая деталь) и составной, в котором корпус разделён на две базовые детали:

1. Монолитный с цилиндрическим пояском. Крепится на шпиндель через промежуточный фланец по специальным ГОСТ. Выполняется из качественной стали и реже из чугуна.
2. Составной корпус. Базовая деталь разделена на две составные части:

• передняя часть или корпус (иногда – передний полукорпус), в нем размещен спиральный диск и прорезаны пазы для кулачков;
• задняя часть или фланец (часто – задний полукорпус), в нем размещены конические шестерни.

Накладные кулачки

Крепятся на кулачковые рейки токарного патрона. Исполняются из незакаленных сортов стали, называются «сырыми кулачками». Предназначены для крепления деталей большого диаметра.

Как стать профессионалом

Токарному делу можно обучаться всю жизнь, так как помимо теоретической части специалист должен разбираться в современной технике.

Прогресс не стоит на месте, а значит, всегда будет присутствовать объект изучения. К тому же среди обрабатываемых материалов появляются новые образцы из композитных и полимерных соединений.

Для овладения профессией существуют учебные заведения и курсы, где высококлассные специалисты передают свой опыт молодым ученикам.

Информацию также можно почерпнуть из сети, где в открытом доступе находится разнообразная литература по токарному делу.

Работа подразумевает хорошую физическую подготовку, так как очень часто токари страдают от ряда заболеваний. Можно сказать, отменное здоровье, курсы повышения квалификации и умение настраивать оборудование поможет добиться желаемых высот в карьере.

Устройство токарного станка

В каждом изделии для работы с металлом имеется несколько важных деталей:

• Станина.
• Передняя бабка.
• Задняя бабка.
• Шпиндель.
• Суппорт.
• Электросхема и электродвигатель.

Именно на них основывается работа токарного станка, поэтому данные компоненты следует рассмотреть более подробно.

Станина

Станину можно сравнить с материнской платой, что установлена в ПК. Именно на этот элемент тем или иным образом крепятся остальные детали. Поэтому станину можно смело называть базой токарного станка по металлу.

Форма данного элемента представляет собой своеобразный пролёт моста, который установлен на двух основаниях, соединяющихся между собой, и деталью с продольными стенками. Такая конструкция обеспечивает жёсткость установки и движение некоторых деталей при необходимости.

Устройство передней бабки

На левом конце станины имеется деталь, называющаяся передней бабкой. Данный элемент всегда имеет одну и ту же форму. Основная функция — придание заготовке вращение и удержание её во время работы. Соответственно, при необходимости скорость вращения должна регулироваться.

За это отвечает коробка скоростей, устанавливаемая на переднюю бабку. Благодаря рычагам, мастер может задать необходимую скорость оборотов шпиндельного узла. Узел подаёт сигнал на шпиндель, который вращается благодаря подшипникам.

Шпиндельный узел передней бабки — один из наиболее важных элементов. Низкое качество этой детали или выход из строя не дадут возможности обработать заготовку должным образом. Прямолинейность же и параллельность работы можно узнать по крайним направляющим станины.

Конструкция задней бабки

Компонент, именуемый задней бабкой, отвечает за фиксацию заготовок при их помещении в обработочный центр токарного станка. Также на неё можно закрепить различные инструменты и приспособления (свёрла, метчики, развёртки и т. д.). В отличие от передней бабки, задняя деталь может иметь несколько разновидностей. Например, на одних моделях имеется обычный, а на других — встроенный вращающийся центр. Если на заднюю бабку установлен обычный центр, то корпус монтируется на специальную плиту, которая, в свою очередь, устанавливается на направляющие. При этом в корпусе токарного станка по работе с металлом делается отверстие, по которому движутся пиноль и гайка.

Встроенные вращающиеся центры чаще всего устанавливаются на изделия с ускоренной обработкой металла. Из-за этого меняется форма и конструкция задней бабки токарного станка. Так, основные изменения будут в пиноли, где появится отверстие с подшипниками и коническими роликами. Именно в это отверстие будет установлен центр.

Осевое усилие при обработке металла берёт на себя упорный шарикоподшипник. Однако если втулка соединяется с пинолью специальным стопорящим приспособлением, вращения не будет. Это следует учитывать при выборе токарного станка по работе с металлом.

Описание шпинделя

Шпиндель — это резьбовой вал, имеющий отверстие в виде конуса

Важность данного элемента обосновывается тем, что многие компоненты токарного станка созданы именно для работы шпинделя. Отверстие в нём сделано для крепления различных инструментов, переднего центра и оправок. Если данный элемент выходит из строя, обработка металла становится невозможной

Поэтому качество и исправность данного изделия — важный параметр для работы на токарном станке. Проверять наличие люфтов или лёгкой слабины необходимо постоянно

Если данный элемент выходит из строя, обработка металла становится невозможной. Поэтому качество и исправность данного изделия — важный параметр для работы на токарном станке. Проверять наличие люфтов или лёгкой слабины необходимо постоянно.

Устройство суппорта

Эта деталь обеспечивает движение резцедержателя. При этом перемещение относительно оси может быть:

• Продольным.
• Поперечным.
• Наклонным.

Движение обеспечивается благодаря т. н. салазкам, которые устанавливаются на станину. Резцовые же головки фиксируются сверху суппорта.

Электросхема и электродвигатель

Работа всего устройства возложена на электрические компоненты, установленные в корпусе токарного станка. Как известно, электросхемы нужны для подключения, подачи и регулирования тока на определённые детали. В токарном же станке электрическая схема обычно работает от двигателя, имеющего короткозамкнутый ротор. Электродвигатель приводит в движение все компоненты агрегата. Определённые разновидности могут иметь несколько скоростей и, соответственно, регулировку оборотов. Благодаря этому можно более эффективно работать с металлом.

Техника безопасности

Каждый работник обязан выполнять условия техники безопасности для исключения травматизма на производстве.

Перед работой:

• спецодежда токаря должна быть застегнута и заправлена;
• волосы спрятаны под головной убор;
• рабочее место очищено от посторонних предметов;
• состояние станка тщательно проверено.

В процессе работы:

• необходимо следить за положением заготовки;
• для подъема тяжестей применять подъемник;
• не производить работы по регулировке, замерам и чистке на ходу работы станка;
• применять экран или очки для защиты от попадания стружки;
• после окончания работ привести в порядок рабочее место;
• не оставлять работающий токарный станок без присмотра.

При выявлении нарушений в работе или неисправностей оборудования следует обратиться к мастеру участка.

Профессия токаря представляет собой интересную, однако, чаще всего сложную работу, которая требует постоянного совершенствования навыков и изучения соответствующей литературы.

Современное оборудование и возможность посещения курсов дает возможность молодежи освоить и развивать любимое и прибыльное дело.

Устройство токарного станка

токарный станок по металлу

Чтобы лучше понять принцип работы оборудования изучим строение его главных механизмов:

• передняя шпиндельная бабка;
• станина;
• гитара сменных колес;
• фартук;
• коробка подач;
• суппорт;
• задняя бабка;
• коробка с электрооборудованием.

Передняя бабка металлообрабатывающего станка представляет собой металлическую деталь, обычно из чугуна, в которой располагается переключатель скоростей и главная рабочая часть — шпиндель. На бабке крепится болванка будущей детали. Коробка скоростей принуждает деталь вращаться. Основной компонент передней бабки — это вал в виде металлической трубки — шпиндель. Вал оканчивается резьбой особого размера для крепления патрона (используются поводковые, а также кулачковые типы) либо планшайбы, которая удерживает деталь. Здесь же находится прорезь в виде конуса для установки переднего центра. В шпинделе есть сквозное отверстие, сюда вставляют прут при необходимости его обработки. Для вращения шпинделя в передней бабке установлены подшипники, движение передается заготовке. В обычных станках используются подшипники скольжения, а в скоростных — роликовые или шариковые (качения). Именно от правильного движения шпинделя зависит точность обработки детали на станке.

Таблица переключателя вращения шпинделя

На внешней стороне стойки находится переключатель скоростей и информационная таблица. В таблице разъясняется, в какое положение устанавливать переключатель, чтобы получить требуемую скорость (число оборотов за минуту) вращения шпинделя.

Гитара сменных колес это устройство, контролирующее характер шагового движения при нарезке резьбы. Каждый тип нарезки соответствует определенному набору зубчатых сменных колес. Такой механизм можно обнаружить на токарно-винторезном оборудовании старого образца. Он управляет движением резцедержателя.

Коробка подач — одна из основных частей механизма передачи, которая от шпинделя подает движение на суппорт. На этом участке скорость кручения движущихся элементов меняется, благодаря чему суппорт передвигается с необходимой скоростью в поперечном или продольном направлении.

Фартук — преобразовывает вращение вала хода в движение суппорта в обоих направлениях.

Станина (подставка) — основание машины, обычно выполняется из тяжелого металла (чугуна). Крепится на пару толстых столбов. Верхние части подставки — пара гладких рельс и пара направляющих в виде призмы, по ним перемещаются задняя бабка и суппорт.

Суппорт — это устройство токарного станка по металлу , передвигающее резцедержатель вместе с вставленным инструментом в любом направлении по отношению к оси токарного механизма: продольном, наклонном или поперечном. Наличие суппорта освобождает токаря от необходимости удерживать инструмент в руках. Движение в нужную сторону инструменту можно придать вручную или механически. Части суппорта:

• устройство поперечных салазок;
• каретка, двигающаяся по рельсам подставки;
• фартук с устройством преобразования кручения валов хода и винта в перемещение суппорта;
• устройство резцовых салазок;
• устройство резцедержателя.

Задняя бабка нужна чтобы закрепить свободный конец крупной детали из металла во время работы. На нее крепятся и дополнительные инструменты, например, сверла.

Короб с электрическими частями содержит кнопки, рукоятки и тумблеры для пуска и остановки металлообрабатывающего станка, электромотора, управления устройствами подач и оборотов, надзора над устройством фартука.

Кроме перечисленных частей в механизме токарного станка могут применяться хомуты, цанги, планшайбы, оправки, люнеты. Не в каждом станке присутствуют описанные выше части. Так, в станках для нарезки резьбы на детали нет коробки подач, вместо нее работает гитара и зубчатые колеса. У других устройств узел подач состоит из пары механизмов.

Обзор производителей

Отечественный

Основной плюс отечественных станков — их доступность. Кроме того, многолетний опыт работы некоторых компаний, позволяет предоставлять на рынке качественный товар, ничем не хуже того, что производят в Германии и Японии.

Домашний мастер

Станки этого производителя качественные и продаются на рынке достаточно давно. Оборудование этой марки часто используют в школьных классах и в небольших мастерских. Такое оборудование способно полностью заменить несколько узконаправленных агрегатов, тем самым происходит экономия средств и сохраняется свободное пространство внутри мастерской.

Умелец

На данном токарном станке можно делать разные виды обработки изделий, выполненных как из металла, так и из пластика или дерева. Аппарат есть в двух вариантах:

1. С приводом подач, фрезеровочным устройством и с узлом для обработки дерева.
2. С ручной продольной отдачей суппорта.

Первый вариант делает возможным выполнение точения и сверления, а второй – точение, фрезеровку, фугование, распилочные и сверлильные работы. Улучшить и расширить функциональность машины можно при помощи дополнительных элементов.

Калибр

Эта компании занимается продажей инструментов с 2001 года. Широкий модельный ряд позволяет выбрать ту модель, в которой есть необходимость. При поломке специалисты компании произведут оперативно диагностику и выявят неисправности, а впоследствии их исправят. Станки представляются по демократичной цене и на многие товары даётся гарантия.

Китай и другие страны

Плохая известность Китая, как производителя некачественных товаров и плагиатов, давно прошла. Теперь он является поставщиком и производителем лучших по характеристикам и качеству товаров в мире.

Optimum

Станки этой марки выпускаются в Германии. Под этой торговой маркой выпускаются не только габаритные токарные станки, но в том числе и миниатюрные, которые известны и высоко ценятся многими специалистами по всей Европе. Самыми известными моделями являются D140x250, D210x400, D250x550. На них установлена система ЧПУ.

Корвет

Эта компания предоставляет товар по низким ценам. Многие клиенты отмечают хорошее качество предоставляемого товара. С 2009 года ведется продажа станков. Станки имеются, как крупногабаритные, так и малогабаритные. При оптовой продаже для предприятия, делается большая скидка.

JET

Настольные токарные станки этой торговой марки продаются на рынке уже более 50 лет. Их производит швейцарская компания JET, которая стала очень популярна среди домашних мастеров и умельцев. Несмотря на то, что в данный момент часть узлов изготавливается на базе Китая, их качество не ухудшается.

Эти агрегаты взывают доверия уже у нескольких поколений пользователей благодаря высокому качеству, точности и эффективности обработки. С ними не возникает проблем при работе, их обслуживание простое. Самыми популярными и покупаемыми считаются модели: BD-3, BD-7, BD-8A.

Proma

На рынке компания уже 20 лет. Продаются все виды станков, в том числе и на заказ. Продукция компании постоянно совершенствуется и модернизируется, учитывая потребности и запросы потребителей.

DIY

Настольный агрегат этой компании представляет собой компактное токарное устройство, которое производится по единой технической документации несколькими китайскими производителями.

Stalex

Компания ориентируется на продаже и сервисном обслуживании металлообрабатывающего оборудования. Весь товар всегда есть в наличии, что отмечают многочисленные покупатели.

Zenitech

Компания занимается продажей в основном крупногабаритных станков, но есть и несколько моделей станков небольших размеров. Всегда работает горячая линия, позвонив по которой можно задать интересующие вопросы и уточнить все нюансы.

FDB MASCHINEN TURNER

Многих покупателей отпугивает несколько завышенная цена на товар, представленный этой компанией. Но все токарные станки высокого качества и с гарантией. Несколько раз в год проводится акция, где скидка может составлять 30,40 и даже 50 процентов.

METALMASTER

Оборудование METALMASTER разрабатывается и постоянно улучшается в сотрудничестве с немецкими техниками-инженерами. Производство станков осуществляется на всемирно известных заводах.

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.

Устройство и принцип работы

Несмотря на различия в строении задних бабок у многих станков, схема их работы и производства в большинстве случаев приблизительно одинакова. Исходя из этого, можно сложить общую схему строения этой детали в большинстве станков. Классическая конструкция данного элемента конструкции будет выглядеть следующим образом:

1. Хвостовик центра конического типа.
2. Ручка управления.
3. Винт для вращения.
4. Пиноль. Подвижная полая деталь, выполненная в форме цилиндра, предназначена для фиксации вращательного винта. При помощи специальной шпонки пиноль (шпиндель) страхуется от поворота. Шпиндель фиксируется посредством специальной рукоятки, которая имеет прямую и обратную резьбу. Данная деталь может полностью убираться в узел задней бабки.
5. Гайка.
6. Рукоятка.
7. Основа.
8. Плита.
9. Винт.
10. Штыри.
11. Паз шпоночного типа.

Данный узел обладает отверстием в шпинделе, куда устанавливаются инструменты для работы с заготовками. Во время эксплуатации станка, узел двигается станиной для подбора походящей дистанции в зависимости от размеров обрабатываемой детали. Учитывая специфику выполняемых работ, шпиндель можно настроить как на вращающиеся, так и на неподвижные детали. Все передвижения данного узла осуществляются в рамках подготовительных работ.

Узел в устройстве двигается путем зацепления выступа планок. В этом же случае активируется автоматическое передвижение суппорта. Перемещать узел параллельно станине можно посредством специальной рукоятки. Так делают в том случае, если надо закрепить заготовку в центрах, для подводки режущей поверхности к детали и для перемены положения револьверной головки.

В станках с небольшими параметрами, передвижение шпинделя осуществляется посредством специальной шестерни, которая находится в кронштейне. На больших станках узел приводится в движение при помощи электропривода. Передвижение шпинделя осуществляется в направлении оси, и оно не зависит от того, что в нем закреплено – рабочий инструмент или заготовка.

Шпиндель передней бабки

Шпиндель — полый внутри вал, изготовленный из углеродистой стали, в отверстие которого пропускают длинномерные заготовки. Установлен шпиндель в корпус передней бабки посредством переднего и заднего подшипниковых узлов.

Торец шпинделя токарных станков зарубежного производства соответствует ISO 702/1. На современных станках ЧПУ, в зависимости от запросов потребителя, геометрия торца шпинделя может быть изменена. На торец устанавливается зажимное устройство: токарный патрон, цанга, планшайба, упорный центр.

Посадочные поверхности торца шпинделя имеют обработку не ниже 6 квалитета (в прецизионных станках значительно выше), при изготовлении поверхность подвергается закалке и шлифовке (Ra не ниже 1,25), а ее наружный диаметр строго концентричен оси вращения. В противном случае радиальное и торцевое биение патрона или другого зажимного устройства, установленного на шпиндель, будут превышать допустимые значения. Это скажется на точности обработки заготовки.

В связи с этим, при замене зажимной оснастки посадочные поверхности шпинделя необходимо оберегать от различного рода повреждений, а также проверять биение вновь установленных патрона или цанги.

Проверка точности

Геометрическую точность обработки, например, на токарных станках с ЧПУ проверяют таким образом: в токарный патрон зажимается заготовка диаметром 200 мм длиной 500 мм и обтачивается по цилиндрической поверхности без поджима задней бабкой. Допустимое отклонение от цилиндричности — 0,04 мм на длине 300 мм от торца патрона.

При неудовлетворительных результатах проводят регулировку передней бабки токарного станка: установку оптимальных зазоров в радиально-упорных и упорных подшипниках шпинделя, воспринимающих радиальное и осевое усилие при работе оборудования.