Виды токарных станков: от стандартных до ЧПУ

СОДЕРЖАНИЕ

• Токарно-винторезный станок
• Токарно-карусельные станки
• Лоботокарный станок
• Токарно-револьверные станки
• Многошпиндельные токарные станки
• Горизонтальные многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы
• Вертикальные многошпиндельные токарные полуавтоматы
• Виды токарных станков с ЧПУ
• Маркировка токарных станков

Токарно-винторезный станок

Это самая известная разновидность токарных станков, которая имеет универсальное применение, как в серийном, так и в единичном производстве. С помощью этого вида токарных станков можно производить различные токарные работы по черному или цветному металлу, а также нарезать резьбу, шаг которой выражается в миллиметрах, дюймах или модулях.

Главные конструктивные элементы токарно-винторезного станка:

• шпиндельная бабка, включающая в себя шпиндель и коробку скоростей;
• суппорт, с помощью которого фиксируется режущий инструмент;
• станина, представляющая собой основу, к которой крепятся остальные узлы станка;
• коробка подач, обеспечивающая передачу движения от шпиндельного узла к суппорту, где соотношение скорости регулируется ходовым винтом или валиком;
• фартук, в котором передвижения валика или винта преобразуются в перемещение суппорта;
• задняя бабка, которая используется для закрепления второго конца заготовки или дополнительных инструментов.

Станки такого типа выпускаются очень давно и имеют различные модификации, а также следующие ключевые параметры:

• Масса станка.
• Наибольший диаметр обрабатываемой детали.
• Максимальная длина заготовки, которую можно установить на станок.

Читайте также: «Оборудование для сварочных работ»

По первому и второму критериям обычно выделяются четыре категории токарно-винторезных станков:

• Легкие (масса до 500 кг) – в основном это настольные модели, удобные для применения в домашнем хозяйстве и мелких мастерских. В них помещаются заготовки диаметром до 200 мм.
• Средние (масса до 4 тонн) – на них можно обрабатывать детали диаметром до 250-500 мм.
• Крупные (обычная масса – 10-15 тонн) – предназначены для работы с заготовками, чей диаметр может доходить до 1250 мм.
• Тяжелые (их масса составляет несколько десятков тонн) – на самых больших станках изготавливаются токарные изделия с диаметром до 2-4 метров.

Наибольшая длина заготовки определяется как расстояние между центрами передней и задней бабок. Градация этого параметра в целом соответствует классификации станков по массе и диаметру заготовок, хотя бывают и несовпадения, к примеру при одинаковом показателе по наибольшему диаметру допустимая длина деталей может отличаться. Также существуют станки, предназначенные для обработки длинных заготовок, где расстояние между центрами превышает 10 м.

Токарно-карусельные станки

Данный вид токарных станков отличается вертикальным расположением оси вращения, что при работе напоминает движение карусели. Преимуществом токарно-карусельных станков является возможность обрабатывать детали больших размеров.

Сфера функционального применения токарно-карусельных станков:

• точение поверхностей цилиндрической или конической формы;
• прорезка пазов различной конфигурации;
• нарезание резьбы;
• при использовании необходимых инструментов может выполняться подрезка торцов, а также шлифовальные и фрезерные работы.

Главный узел этого станка – стол с планшайбой, предназначенной для крепления заготовки. Конструкция обычно включает в себя две стойки, по которым перемещается горизонтальная консоль – траверса, оборудованная двумя суппортами для различных инструментов.

Токарно-карусельные станки подразделяются на категории в зависимости от следующих критериев.

Назначение станка:

• универсальное;
• специализированное.

Читайте также: «Металлические стеллажи для склада»

Количество опорных точек:

• одностоечный станок – наибольший диаметр заготовок, которые на нем можно обрабатывать, как правило, не превышает 2000 мм;
• двухстоечные – основной вид токарных станков карусельного типа, предназначенных для обработки массивных деталей.

Количество суппортов:

• один суппорт;
• несколько суппортов (стандартный вариант предполагает наличие двух суппортов – револьверного и расточного);

Тип управления станком:

• ручное управление;
• числовое программное управление (ЧПУ).

Читайте также: «Оборудование для СТО»

Кроме того, токарно-карусельные станки могут отличаться и по другим характеристикам:

• мощность электродвигателя;
• частота вращения планшайбы;
• наибольшая высота заготовки;
• класс точности обработки.

В зависимости от сферы применения есть разновидности токарно-карусельных станков для производства узкоспециализированных работ. К примеру, изготовление опорно-поворотных устройств для мощных кранов возможно только на станках, позволяющих работать с заготовками, чей диаметр составляет несколько десятков метров.

Лоботокарный станок

Лобовой станок используется для токарной обработки цилиндрических, конических и фасонных поверхностей преимущественно с торца – со стороны «лба», за что он и получил такое название. Конструкция этого вида токарных станков хорошо подходит для производства деталей из заготовок, имеющих большой диаметр, но малую длину – фланцы, кольца, диски и т. п.

Лоботокарный станок часто не имеет задней бабки, а передняя бабка может располагаться достаточно далеко от суппорта.

Характерные особенности лоботокарного станка:

• возможность крепления на шпинделе заготовок большого диаметра;
• нет необходимости в задней бабке;
• шпиндель вращается по горизонтальной оси на сравнительно низких оборотах;
• раздельный привод шпинделя и суппорта;
•  доступность операции шлифования.

Как правило, на лобовых токарных станках имеют дело с массивными, но короткими деталями, и они представляют собой альтернативу токарно-карусельным станкам.

Токарно-револьверные станки

Револьверный вид токарных станков предназначен для обработки заготовок из калиброванного прутка.

Токарно-револьверный станок дает возможность производить различные операции:

• точение и расточка;
• зенкерование;
• сверление;
• фасонное точение;
• формировка резьбы;
• развертывание.

Свое название станок получил из-за головки револьверного типа, которая позволяет закрепить сразу несколько режущих инструментов и таким образом ускорить выполнение работ. Эти станки распространены в массовом производстве токарной продукции.

Многошпиндельные токарные станки

Подобный станок может использоваться для обработки сложных заготовок – это прутки с различным сечением и трубы.

Операции, производимые на многошпиндельном токарном станке:

• точение, растачивание и подрезка;
• сверление;
• развертывание;
• нарезание резьбы;
• зенкерование.

Преимуществами многошпиндельных станков является возможность выполнения сразу нескольких операций с использованием автоматизации технологических процессов, большая мощность приводного механизма. В совокупности это обеспечивает высокую производительность оборудования данного типа, и потому многошпиндельные станки распространены в серийных производствах. В зависимости от конструкции они делятся на вертикальные и горизонтальные.

Горизонтальные многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы

Отличие между этими видами токарных станков состоит в том, что у полуавтоматов отсутствует загрузочно-разгрузочное устройство, и эти операции выполняются вручную, а автоматы делают возможной автоматизацию всего производственного цикла. Автоматические станки бывают либо в патронном, либо в прутковом исполнении.

В случае с патроном загрузку и выгрузку обычно обеспечивает специальный манипулятор, а для поддержания прутков используются особые направляющие трубы. Шпиндельный блок представляет собой поворотный барабан, в котором размещаются шпиндели – их число составляет, как правило, четыре, шесть или восемь.

Соответственно, барабан при каждом повороте обеспечивает доступ к заготовке того или иного режущего инструмента, закрепленного на продольном или поперечном суппорте. После завершения операции суппорты отводятся назад, чтобы дать возможность повернуть барабан.

Тем самым, одновременно обработку проходит несколько заготовок – в зависимости от числа шпинделей, в каждом из которых крепится отдельная заготовка, и для каждой позиции предусмотрен тот или иной этап производственного процесса.

Читайте также: «Гибочные прессы»

От прутковых заготовок в конце отрезается готовая деталь, после чего пруток выдвигается на заданную длину для следующего цикла.

Многошпиндельные станки допускают как последовательную, так и параллельно-последовательную обработку. Поскольку автоматы работают в автономном режиме, то для них предусмотрены специальные системы охлаждения. Наиболее эффективно жидкостное охлаждение: в этом случае смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) подается в шпиндели под давлением, создаваемом электронасосами.

Вертикальные многошпиндельные токарные полуавтоматы

Станки с вертикальной конструкцией позволяют более экономно использовать производственные площади, и потому они лучше всего подходят для обработки крупных литых и штампованных заготовок – это так называемые силовые станки. Правда, существуют и модели станков, предназначенные для изготовления небольших деталей.

Число шпинделей может варьировать и достигать 12. Для крепления заготовок обычно используются кулачковые или цанговые патроны.

Станок включает в себя несколько суппортов, перемещаемых и в вертикальном, и в горизонтальном направлениях и снабженных инструментальными головками. Разновидностью многошпиндельных станков являются полуавтоматы параллельного действия, которые, по сути, объединяют в последовательный ряд отдельные одношпиндельные станки.

Читайте также: «Обработка металла на токарном станке»

Суппорты, в зависимости от настроек, действуют или одновременно, или друг за другом. При одновременных операциях, как и в горизонтальном станке, число поворотных позиций соответствует количеству шпинделей. Во втором же случае карусель постоянно вращается относительно колонны с кулачком.

Виды токарных станков с ЧПУ

Серийное производство станков с числовым программным управлением стало вестись с начала второй половины ХХ века, и в настоящее время подобное оборудование получило широкое распространение благодаря точности, высокой производительности и удобству в эксплуатации.

При создании ЧПУ используются различные типы систем:

• Разомкнутая система (или система открытого типа). Здесь информация идет лишь в одном направлении – поступающие в блок управления команды передаются на исполнительные элементы, но фактическое выполнение операций не контролируется.
• Замкнутая, или закрытая, система. Между блоком управления и исполнительными механизмами устанавливается обратная связь, благодаря чему появляется возможность отслеживания и измерения параметров выполняемой технологической операции.
• Самонастраивающаяся система. Это усовершенствованная разновидность замкнутой системы – блок управления не только контролирует выполнение команд, но и может их корректировать в зависимости от полученных результатов.

Также возможна классификация станков с ЧПУ по способу управления рабочими процессами:

• Позиционная система. Рабочий процесс начинается только после установки заготовки в нужной позиции, например при сверлении.
• Прямоугольная система. Здесь обработка заготовки производится последовательно с ее перемещением вдоль и поперек, и координаты детали постоянно контролируются.
• Контурная система. Агрегат позволяет задавать движение заготовки и инструментов по сложным траекториям.

Маркировка токарных станков

По маркировке металлорежущего станка можно получить достаточно информации, чтобы понять, каковы его основные характеристики и функциональные возможности. Здесь каждая цифра и буква обладают определенным значением, которое несложно расшифровать:

• начальная цифра 1 в маркировке станков указывает на то, что перед вами именно токарный станок, а не фрезерный или шлифовальный;
• вторая цифра определяет, к какому виду токарных станков относится эта модель (например, лобовой или карусельный);
• третья цифра (может оказаться еще и четвертая) дает представление о размере заготовок, пригодных для данного станка – обычно это высота центров.

Одной из наиболее важных характеристик токарного станка является обеспечиваемая им точность обработки детали. Классы точности обозначаются буквами:

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

Другие буквы могут указывать на поколение станка или наличие системы управления (например, станки с ЧПУ имеют в маркировке букву Ф).

Читайте также: «Фланцевое соединение»

Допустим, станок 1И611П расшифровывается следующим образом: 1 – токарный станок, И – поколение данной категории станков, 6 – токарно-винторезный тип, 11 – высота центров составляет 11 см, П — класс повышенной точности.

Качество токарной обработки во многом зависит от выбора режима реза. При этом во внимание принимаются характеристики металла, с которым предстоит работа, к примеру сталь, медь или латунь. Правильно выбранный режим реза позволит не только более точно и быстро изготовить деталь, но и убережет оборудование от поломок и сокращения срока службы.

Таким образом, существуют токарные станки, которые применимы в различных сферах: от высокотехнологичного промышленного производства до работ бытового характера.