Токарный станок — Википедия с видео // WIKI 2

Токарные автоматы и полуавтоматы

Токарные автоматы предназначены для обработки заготовок из прутка, а токарные полуавтоматы — для обработки заготовок из прутка и штучных заготовок.

Технические характеристики автоматов приведены в табл. 1— 3, а полуавтоматов — в табл. 4—6.

Таблица 1. Технические характеристики токарно-револьверных и фасонно-отрезных одношпиндельных прутковых автоматов (размеры, мм)

Таблица 2. Токарные одношпидельные автоматы продольного точения (размеры, мм)

* На оба резца. ** Имеются два диапазона частот вращения шпинделя, переключаемых в каждом диапазоне бесступенчато.

Таблица 3. Токарные многошпиндельные горизонтальные прутковые автоматы (размеры, мм)

Примечания: 1. Все автоматы повышенной точности.

1. Четырехшпиндельные автоматы имеют четыре поперечных и один продольный суппорты, остальные автоматы имеют шесть поперечных и один продольный суппорты.
2. Шестии восьмишпиндельные автоматы выпускают также с двойной индексацией, т. е. они могут работать соответственно как два трехшпиндельных или два четырехшпиндельных автомата.

Таблица 4. Токарные многошпиндельные горизонтальные патронные полуавтоматы (размеры, мм)

Примечание. Все полуавтоматы повышенной точности.

Таблица 5. Токарные многошпиндельные вертикальные полуавтоматы (размеры, мм)

Таблица 6. ТокарноBревольверные станки и полуавтоматы (размеры, мм)

Повышенным спросом на российском рынке металлорежущего оборудования пользуются модели станков промышленной группы «АСВ-Техника», основные характеристики которых приведены в табл. 7—10 (рис. 1, 2).

Таблица 7. Токарные автоматы многошпиндельные

Таблица 8. Токарные автоматы одношпиндельные для колец

Таблица 9. Токарные полуавтоматы многошпиндельные

Таблица 10. Токарно-револьверные станки

Рис. 1. Общий вид станка 1Б265Н-6К

Рис. 2. Общий вид станка 1В340Ф30

Универсальные токарно-винторезные и токарные станки

Универсальные станки объединенной станкостроительной компании EXEN (рис. 3, табл. 11) предназначены для получистовых и чистовых операций при выполнении разнообразных токарных работ: точение, сверление, развертывание, растачивание, нарезание различных резьб, при обработке черных и цветных металлов. Станки позволяют получать высокую точность и геометрию обрабатываемых деталей в пределах нескольких микрон.

Универсальность и доступная стоимость оборудования, а также грамотное использование в производственном цикле позволяет окупить его в первые 2—3 года эксплуатации. Наличие гибких автоматических приспособлений (ГАП) расширяет технологические возможности за счет обработки заготовок больших диаметров.

Оснащение станка конусной линейкой дает возможность эффективно обрабатывать конусы и использовать его в инструментальном производстве. Станки комплектуются 3- и 4-кулачковыми патронами, планшайбами, люнетами, жесткими и вращающимися центрами. Они могут быть использованы как в промышленном производстве, так и в индивидуальных мастерских и учебных заведениях.

Станки (рис. 4, табл. 12) предназначены для обработки деталей по всему спектру операций от черновых до чистовых при обработки наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, сверления, зенкерования, развертывания осевых отверстий, точения конусов, нарезки наружной и внутренней резьбы.

Рис. 3. Универсальный станок для чистовой обработки Б16Д225

Таблица 11. Токарные станки для чистовой обработки

Рис. 4. Универсальный станок для черной и чистовой обработки Б16Д25М1

Станки серии IV оснащены частотно-регулируемым приводом. На данной модели станка реализована концепция использования частотно-регулируемого привода (ЧРП) шпинделя. Конструкция и кинематическая схема позволили, без увеличения мощности двигателя, сохранить крутящий момент в 1000 Н · м.

Использование ЧРП позволило снизить уровень шума станка, повысить его надежность, а исключение промежуточных звеньев — увеличить КПД механической передачи с 0,79 до 0,9. За счет применения преобразователя частоты снизилось потребление электроэнергии на 30 %.

Стабильность напряжения ведет за собой стабильность обработки и позволяет получать геометрические параметры детали по 7-му квалитету. В данной модели возможно как дискретное, так и плавное регулирование оборотов шпинделя в пределах каждого диапазона.

При обработке деталей сложного профиля актуально плавное регулирование скорости под нагрузкой. За счет оптимального подбора скоростей сокращается время обработки на 8 %, растет производительность труда. Станок снабжен функцией плавного пуска и останова шпинделя, что обеспечивает исключение механических ударов.

В результате срок межремонтного цикла увеличивается на 15…30 %, срок службы станка возрастает. Для облегчения перемещения задней бабки по направляющим станины используется аэростатика. Станина цельнолитая. Направляющие станины закалены с двух сторон и отшлифованы. Докомплектация станка УЦИ увеличивает точность обработки. Станки изготавливаются классов точности Н и П.

Сведения об универсальных токарно-винторезных станках промышленной группы «АСВ-Техника» отечественного производства приведены в табл. 13 и рис. 5, 6.

Сведения об универсальных токарно-винторезных станках импортного производства, пользующихся спросом на российском рынке металлорежущего оборудования, приведены в табл. 14 и на рис. 7 и 8.

Токарные станки производства «Электротехмаш» предназначены для выполнения всех видов токарной обработки деталей (табл. 15). На токарных

Таблица 12. Универсальные станки для черновой и чистовой обработки

Таблица 13. Отечественные универсальные токарно-винторезные станки

Рис. 5. Общий вид станка 250ИТМВ.01

Рис. 6. Общий вид станка МК6056М

Рис. 7. Токарный станок производства фирмы «TRENS» модель SN 32

Рис. 8. Токарный станок производства фирмы «RUNMASTER» модель RUN 460

станках можно производить внутреннюю и наружную обработку цилиндрических и конических поверхностей, торцевых плоскостей, а также нарезать все виды резьбы с широким диапазоном шага, выполнять отрезку, проточку конусных поверхностей и канавок, сверление, расточку.

Таблица 14. Импортные универсальные токарно-винторезные станки

Таблица 15. Технические характеристики токарных станков производства «Электротехмаш»

Токарно-карусельные станки

Станки токарно-карусельные находят широкое применение на предприятиях тяжелого, энергетического, транспортного и нефтехимического машиностроения (табл. 16).

Различают одностоечные (с планшайбой диаметром до 1600 мм) и двухстоечные (с планшайбой диаметром до 20000 мм) токарно-карусельные станки. Главными параметрами являются диаметр D и высота L обрабатываемой заготовки; причем параметр L зависит от параметра D.

Токарно-карусельные станки используют при обработке цилиндрических и конических (наружных и внутренних) поверхностей, протачивания канавок, отрезки, обработки торцовых поверхностей, а при применении приспособлений применяют для фасонного точения, нарезания резьбы и других операций, включая фрезерную и шлифовальную обработки.

На рис. 9 показан одностоечный токарно-карусельный станок модели 1512. Станок имеет станину — стойку 9 со столом 1. Поперечина 6 с вертикальным суппортом 5 и боковой суппорт 10 перемещаются по направляющим стойки 9.

Таблица 16. Технические характеристики токарноBкарусельных станков

Рис. 9. Токарно-карусельный станок мод. 1512: 1 — стол; 2 — планшайба; 3 — пульт; 4 — револьверная головка; 5 — суппорт; 6 — поперечина; 7 — коробка подач; 8 — маховик; 9 — стойка-станина; 10 — боковой суппорт; 11 — коробка подач бокового суппорта; 12 — резцедержатель; 13 — маховик

При выполнении капитального ремонта и модернизации на петербургском станкостроительном заводе производят:

• раздельные приводы подач, встройку шариковых винтовых передач. Электропривод обеспечивает плавное регулирование подач «под стружкой»;
• установку высокоточных оптических отсчетных линеек по координатам z и x;
• встройку индикации позиций револьверной головки;
• отмену гидропривода отжима-зажима траверсы, что повышает ресурс гидропривода, а также введение ручного зажима траверсы;
• замену асинхронного главного двигателя на двигатель постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости вращения «под стружкой»;
• установку надежной автоматической системы смазки направляющих и гаек шариковых винтов от централизованной системы;
• замену электрооборудования, поставку системы ЧПУ отечественной (2С42—65) или импортной (фирма «Siemens» или другой по выбору заказчика);
• восстановление точности и работоспособности станка.

Автомат продольного точения

Автоматы продольного точения используют при изготовлении мелких серийных деталей из холоднотянутого, калиброванного прутка, фасонного профиля и свёрнутой в бунт проволоки.

Автомат может выполнять точение различных материалов — от меди до легированных сталей.

Преимущественно автоматы продольного точения применяются в крупном и массовом производстве, но могут быть также использованы в серийном производстве при проектировании и изготовлении необходимой оснастки для выпуска специальных групп деталей с максимально возможным использованием одного и того же комплекта кулачков, зажимных и подающих цанг, державок и инструментов.

Устройство токарного автомата с неподвижной шпиндельной бабкой следующее. На верхней плоскости станины закреплена шпиндельная бабка. На её передней плоскости имеется платик для установки специальных приспособлений. На задней плоскости бабки имеется качающийся упор, а на верхней — вертикальный суппорт.

На верхней плоскости станины находятся также приводы приспособлений, привод шпинделя, либо револьверной головки, приводы поперечных суппортов. Вместо токарного патрона в автомате продольного точения используется цанговый. Такое решение обусловлено малыми размерами обрабатываемой детали. При этом для автоматов продольного точения применяют специальные цанги.

Токарный автомат с подвижной шпиндельной бабкой называется автоматом «швейцарского типа» («Swiss type»).

Управление автоматом происходит через систему кулачков и распределительных валов, смонтированных в станине автомата. Также возможна установка систем ЧПУ с приводами подач и приводного инструмента.

Различают одношпиндельные и револьверные автоматы продольного точения.
В отличие от одношпиндельных, револьверные автоматы могут выполнять одновременно несколько различных операций точения для различных деталей, зафиксированных в револьверном шпинделе автомата.

Виды металлорежущего оборудования

Металлорежущие станки в зависимости от назначения подразделяются на девять основных групп. К ним относятся следующие устройства:

1. токарные — все разновидности станков токарной группы (в маркировке обозначаются цифрой «1»);
2. сверлильные и расточные — станки для выполнения сверлильных операций и расточки (группа «2»);
3. шлифовальные, полировальные, доводочные — металлорежущие станки для выполнения доводочных, шлифовальных, заточных и полировальных технологических операций (группа «3»);
4. комбинированные — металлорежущие устройства специального назначения (группа «4»);
5. резьбо- и зубообрабатывающие — станки для обработки элементов резьбовых и зубчатых соединений (группа «5»);
6. фрезерные — станки для выполнения фрезерных работ (группа «6»);
7. долбежные, строгальные и протяжные — металлорежущие станки различных модификаций соответственно для строгания, долбежки и протяжки (группа «7»);
8. разрезные — оборудование для выполнения отрезных работ, в том числе пилы (группа «8»);
9. разные — примеры таких металлорежущих агрегатов — бесцентрово-обдирочные, пилонасекательные и другие (группа «9»).

Кроме того, металлорежущие станки могут относиться к одному из следующих типов:

• много- и одношпиндельные, специализированные (полуавтомат и автомат), копировальные многорезцовые, револьверные, сверлильно-отрезные, карусельные, лобовые и специальные типы токарных станков;
• оборудование для выполнения технологических операций расточки и сверления: много- и одношпиндельные, полуавтоматы, сверлильные станки вертикального, горизонтального и радиального типа, расточные устройства координатного, алмазного и горизонтального типа, разные сверлильные модели;
• различные типы шлифовальных станков (плоско, внутри- и круглошлифовальные), обдирочное и полировальное оборудование, заточные и специализированные агрегаты;
• типы металлообрабатывающих станков, предназначенные для обработки элементов зубчатых и резьбовых соединений: зуборезные (в том числе предназначенные для обработки колес конической формы), зубострогальные — для цилиндрических зубчатых колес, зубофрезерные, резьбонарезные, резьбо- и зубошлифовальные, зубоотделочные, проверочные, резьбо-фрезерные, устройства для обработки торцов зубьев и элементов червячных пар;
• металлорежущие станки, относящиеся к фрезерной группе: консольные (вертикальные, горизонтальные и широкоуниверсальные модели) и бесконсольные (вертикальные устройства, продольные, копировальные и гравировальные модели);
• строгальное оборудование и модели подобного назначения: продольные станки, на которых установлена одна или две стойки; горизонтальные и вертикальные протяжные устройства;
• разрезное оборудование: оснащенное абразивным кругом или гладким металлическим диском, резцом или пилами различной конструкции (ленточными, дисковыми, ножовочными); правильно-отрезные типы металлообрабатывающих станков;
• остальные типы станков для обработки металлических заготовок: делительные, используемые для осуществления контроля сверл и шлифовальных кругов, опиловочные, балансировочные, правильно- и бесцентрово-обдирочные, пилокасательные.

Классификация металлорежущих станков также осуществляется по следующим параметрам:

• по весу и габаритным размерам оборудования: крупное, тяжелое и уникальное;
• по уровню специализации: станки, предназначенные для обработки заготовок одинаковых размеров — специальные; для деталей с разными, но однотипными размерами — специализированные; универсальные устройства, на которых можно выполнять обработку деталей любых размеров и форм;
• по степени точности обработки: повышенной — П, нормальной — Н, высокой — В, особо высокой точности — А; также различают станки, на которых можно выполнять особо точную обработку — С, их еще называют прецизионными.

История создания

Токарный станок — древний инструмент. Самое раннее свидетельство о токарном станке восходит к Древнему Египту около 1300 года до нашей эры[1]. Есть также незначительные доказательства его существования в микенской цивилизации, начиная с XVIII или XIV века до н. э.[2].

Четкие свидетельства изготовленных на станке артефактов были обнаружены в 6 веке до нашей эры: фрагменты деревянной чаши в этрусской гробнице в Северной Италии, а также две плоские деревянные тарелки с декоративными изготовленными на станке ободами в современной Турции[3].

В период враждующих государств в Китае, около 400 г. до н. э., древние китайцы использовали токарные станки для заточки инструментов и оружия в промышленных масштабах[4].

Первая известная картина, на которой изображен токарный станок, датируется 3 веком до нашей эры в Древнем Египте[5].

Токарный станок был очень важен для промышленной революции. Он известен как «мать станков», поскольку это был первый станок, который привел к изобретению других станков[6].

В 1717 году «придворный токарь Его Величества Император Петра Великого» Андрей Константинович Нартов впервые изобрёл токарно-винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колёс[7].

В токарных станках той эпохи резец зажимался в особом держателе, который перемещали вручную, прижимая к обрабатываемому предмету. Качество зависело только от точности рук мастера, тем более, что в то время токарные станки уже применялись для обработки металлических, а не деревянных изделий.

Нарезать резьбу на болты, наносить сложные узоры на обрабатываемый предмет, изготовить зубчатые колеса с мелкими зубчиками мог только очень искусный мастер. В своем станке Нартов не просто закрепил резец, но и применил следующую схему: копировальный палец и суппорт приводились в движение одним ходовым винтом, но с разным шагом нарезки под резцом и под копиром.

Таким образом было обеспечено автоматическое перемещение суппорта вдоль оси обрабатываемой заготовки. Станок позволял вытачивать сложнейшие рисунки почти на любых поверхностях. Как это ни парадоксально, невзирая на все дальнейшие усовершенствования придуманного Нартовым механизированного суппорта, принцип его действия остался таким же и в наше время[8].

Первый полностью задокументированный цельнометаллический токарный станок был изобретен Жаком де Вокансоном около 1751 года. Он был описан в «Энциклопедии».

Важным ранним токарным станком в Великобритании был горизонтальный сверлильный станок, который был установлен в 1772 году в Королевском Арсенале[en] в Вулвиче.

Он работал на лошадиной тяге и позволял производить гораздо более точные и мощные пушки, которые с успехом использовались в американской войне за независимость в конце 18-го века. Одной из ключевых характеристик этого станка было то, что заготовка вращалась в противоположность инструменту, что делало её технически токарным станком.

Генри Модслей, который позже много совершенствовал токарные станки, работал в Королевском Арсенале с 1783 года[10]. Подробное описание токарного станка Вокансона было опубликовано за десятилетия до того, как Модслей усовершенствовал свою версию.

Во время промышленной революции механизированная энергия, генерируемая водяными колесами или паровыми двигателями, передавалась на токарный станок посредством линейного вала, что позволяло быстрее и легче работать. Металлообрабатывающие токарные станки превратились в более тяжелые станки с более толстыми и жесткими деталями.

Между концом XIX и серединой XX веков отдельные электродвигатели на каждом токарном станке заменили линейный вал в качестве источника энергии. Начиная с 1950-х годов сервомеханизмы применялись для управления токарными станками и другими станками с помощью числового управления, которое часто сочеталось с компьютерами для создания числового программного управления (ЧПУ). Сегодня в обрабатывающей промышленности сосуществуют токарные станки с ручным управлением и ЧПУ.

Конструкция станков

Все станки, относящиеся к категории металлообрабатывающих, имеют много общих черт в своей конструкции. По сути, устройство и технические характеристики таких агрегатов должны обеспечивать правильность выполнения технологических движений двух типов:

• движение подачи, которое совершает приспособление для резки или сама заготовка;
• движение, посредством которого осуществляется резка.

Для выполнения этих движений, а также для обеспечения стабильности функционирования всех остальных элементов оборудования для металлообработки его конструкция включает в себя следующие рабочие органы:

• систему управления, отвечающую за запуск и остановку станка, осуществление контроля за всеми параметрами его работы;
• узел, с помощью которого движение от электродвигателя преобразовывается и передается исполнительному механизму;
• непосредственно сам привод, который может быть электрическим, механическим, пневматическими или гидравлическим.

Важным элементом конструкции являются также узлы металлорежущего оборудования, на которых устанавливается и закрепляется режущий инструмент. Именно при помощи таких узлов реализуется основная функция устройства — обработка деталей, изготовленных из металла.

Маркировка станков

Классификация оборудования, предназначенного для обработки заготовок из металла, предполагает, что, увидев его маркировку, любой специалист сразу сможет сказать, какой металлорежущий станок перед ним находится. Такая маркировка содержит в себе буквенные и цифровые символы, которые обозначают отдельные характеристики устройства.

Первая цифра — это группа, к которой принадлежит металлорежущий станок, вторая — разновидность устройства, его тип, третья (а в некоторых случаях и четвертая) — основной типоразмер агрегата.

После цифр, перечисленных в маркировке модели, могут стоять буквы, по которым определяется, обладает ли модель металлорежущего станка особыми характеристиками. К таким характеристикам устройства может относиться уровень его точности или указание на модификацию.

В качестве примера, можно расшифровать маркировку станка 6М13П. Цифры в данном обозначении свидетельствуют о том, что перед нами фрезерный станок («6») первого типа («1»), который относится к 3-му типоразмеру («3») и позволяет выполнять обработку с повышенной точностью (буква «П»). Литера «М», присутствующая в маркировке данного устройства, свидетельствует о том, что оно прошло модернизацию.

Примечания

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр

Обрабатывающий центр совмещает функции токарного и фрезерного станков. Хотя на револьверных станках с приводным револьвером можно осуществлять фрезерование и сверление, однако возможности таких станков существенно ограничены подвижностью револьвера.

Для решения этой проблемы в обрабатывающих центрах есть фрезерная голова под конус HSK или Capto (реже стандартный конус ISO либо BT) Конусы HSK и Capto позволяют устанавливать токарный резец прямо во фрезерную голову, что позволяет осуществлять операцию точения.

Таким образом один и тот же шпиндель фрезерной головы используется как для вращающегося, так и для статического инструмента.

Смена инструмента осуществляется автоматическим сменщиком инструмента. На обрабатывающих центрах используют инструмент со сменными твердосплавными пластинами, либо цельный. Напайной инструмент, как правило, не используется.

Станок может иметь и револьверную голову, но такая компоновка редко используется.

Обрабатывающие центры предназначены, прежде всего, для обработки сложных деталей, требующих как операции точения, так и фрезерования, например, таких, как коленвал.

Уровни автоматизации

Виды токарных станков, а также устройства любого другого назначения, которые используются в условиях массового и крупносерийного производства, называют агрегатными. Такое название они получили по причине того, что их комплектуют из однотипных узлов (агрегатов): станин, рабочих головок, столов, шпиндельных узлов и других механизмов.

Классификация токарных станков (а также оборудования любых других категорий) по уровню автоматизации подразумевает их разделение на следующие виды:

1. ручные модели, все операции на которых осуществляются в ручном режиме;
2. полуавтоматические, в которых часть технологических операций (установка заготовки, запуск устройства, снятие готовой детали) выполняется в ручном режиме (все остальные операции, относящиеся к вспомогательным, проходят в автоматическом режиме);
3. автоматические, для работы которых необходимо только задать параметры обработки, все остальные операции они выполняют самостоятельно, в соответствии с заданной программой;
4. металлорежущие агрегаты с ЧПУ (всеми процессами на таких станках управляет специальная программа, которая содержит закодированную систему числовых значений);
5. металлорежущее оборудование, относящееся к категории гибких автоматизированных модулей.

Наиболее яркими представителями металлорежущих станков являются устройства с ЧПУ, работой которых управляет специальная компьютерная программа. Такой программой, которую в память станка вводит его оператор, определяются практически все параметры работы агрегата: частота вращения шпинделя, скорость обработки и др.

Все виды металлообрабатывающих станков, оснащенные системой ЧПУ, содержат в своей конструкции следующие типовые элементы.

• Пульт (или консоль) оператора, посредством которого в память станка водится компьютерная программа, управляющая его работой. Кроме того, с помощью такого пульта можно выполнять и ручное управление всеми параметрами работы агрегата.
• Контроллер — важный элемент системы ЧПУ, с помощью которого не только формируются управляющие команды, передаваемые на рабочие элементы оборудования, и контролируется правильность их выполнения, но также производятся все необходимые расчеты. В зависимости от степени сложности модели агрегата в качестве контроллера для его оснащения может быть использован как мощный компрессор, так и обычный микропроцессор.
• Экран или дисплей, выступающие в роли управляющей и контрольной панели для оператора. Такой элемент позволяет в режиме реального времени наблюдать за работой металлорежущего станка, контролировать процесс обработки, а при необходимости оперативно менять параметры и настройки.

Принцип работы металлообрабатывающих станков, оснащенных системой ЧПУ, несложен. Предварительно пишется программа, учитывающая все требования к обработке конкретной заготовки, затем оператор вводит ее в контроллер станка, используя специальный программатор.

Использование металлорежущих станков, оснащенных числовым программным управлением, позволяет выполнять обработку с высокой точностью и производительностью, что и является причиной их активного использования для оснащения промышленных предприятий, выпускающих изделия крупными сериями. Такие агрегаты благодаря высокому уровню своей автоматизации отлично встраиваются в крупные автоматизированные линии.