Станина станков по обработке металла и дерева

Рисунки и описание устройства

Основой всего станка является станина. Она коробчатой формы с двумя призматическими направляющими. Передняя направляющая, перемещает каретку, а задняя – упорную бабку. Спереди станины расположен ходовой винт и рейка.

Расположение органов управления

К органам управления токарно-винторезного станка относятся:

• рукоятки по установке чисел оборотов шпинделя;
• рукоятка нарезания левой и правой резьбы;
• изменение направления передач;
• рукоять переключения ходового валика;
• рукоять увеличения продольной механической подачи;
• приспособление для перемещения поперечной салазки;
• маховик для перемещения продольной каретки.

Шпиндельная бабка

Это основной и главный функционирующий элемент любого токарно-винторезного станка. Деталь внешне представляет собой корпус из чугуна, куда входит шпиндель и коробка скоростей. Передает элемент вращения от электродвигателя к обрабатываемой заготовке.

Передняя шейка шпинделя вращается в двух упорно-радиальных подшипниках, в то время как задняя – только в радиальном. Чтобы у мастера была возможность регулировать напряжение оси на шпинделе имеются две гайки.

Коробка подач

Эта конструкция получает движение от самой коробки скоростей с помощью шестерен передаточного механизма. Конструкция данной детали позволяет получить метрическую резьбу с шагом 0.8, 1.0, 1.25 мм. Также можно получить продольную подачу суппорта в этих же пределах, на один оборот шпинделя.

Спереди на крышке коробки подач находится рукоять, при помощи которой регулируются резьбы и подачи. В конструкции коробки подач данной модели исключается возможность одновременного вращения ходового винта и ходового валика.

Чтобы смазывать механизм коробки подач в конструкции существует корыто для заливки масла

Во время эксплуатации важно следить, чтобы в этом корыте всегда присутствовало небольшое количество масла для смазки

Фартук

При помощи фартука есть возможность осуществлять продольную механическую и ручную передачи от ходового валика и винта. Для ручной передачи необходимо повернуть маховик, а для механической – повернуть рукоять, которая запускает кулачковую муфту.

Суппорт

Эта деталь конструкции необходима для закрепления и перемещения резца. В данном варианте оборудования он снабжен четырьмя салазками.

Задняя бабка

Это упорная бабка, которая расположена на основании и закрепляет второй конец детали при обработке. Пиноль упорной бабки имеет коническое отверстие. В него входит упорный центр или любой другой инструмент, необходимый в данный момент для обработки заготовки.

Что понадобится для изготовления

Идеальным вариантом при изготовлении самодельного токарного станка было бы использование отдельных комплектующих от списанного оборудования. Если такой возможности нет, то придётся изготовить узлы и детали самостоятельно.

Вместо литой станины применяют раму, сваренную из стальных профильных труб и уголков. Само собой подразумевается, что деревянный каркас в этом случае является неприемлемым вариантом. Металлический профиль сможет обеспечить требуемую жёсткость и устойчивость конструкции. Кроме того, с помощью ровных квадратных и прямоугольных труб совсем несложно придерживаться строгой геометрии каркаса. Неровная рама не даст возможности правильно зафиксировать центры, что в дальнейшем скажется на качестве проводимых работ.

Маломощный асинхронный двигатель — отличный силовой агрегат для самодельной конструкции

Для привода понадобится силовой агрегат. Лучше всего использовать низкооборотный электрический двигатель асинхронного типа. В отличие от коллекторных агрегатов «асинхронники» практически не подвержены риску поломки при резком снижении оборотов.

Кроме того, придётся подобрать приводной ремень (или несколько ремней различной длины). Не забудьте и о крепёжных элементах, которыми отдельные узлы будут крепиться к корпусу. Для самодельного токарного станка подойдут гайки и болты с диаметром 8 и 10 мм с обычной метрической резьбой. 

В качестве салазок используют детали, выточенные из стального прутка с последующей закалкой, но лучшим вариантом будут направляющие, изготовленные из амортизационных стоек или длинных валов промышленных механизмов. Они имеют отличную геометрию, а их поверхность подвергается упрочнению в заводских условиях.

Заднюю бабку, как и шпиндель, лучше всего использовать от списанного заводского оборудования

Заднюю бабку также можно сделать из профильных труб и толстого металлического листа, а вот пиноль изготавливают из калёного заострённого болта, нескольких гаек с такой же резьбой и штурвала, изготовленного из шкива от сельхозтехники. Использование самодельной пиноли потребует каждый раз при креплении детали смазывать соприкасающиеся поверхности литолом или солидолом. Подобная процедура не понадобится с вращающимся центром заводского изготовления, поэтому если есть возможность, то эту деталь лучше купить.

Продольный и поперечный винты подачи также можно выточить на токарном станке или использовать длинный пруток с нарезанной резьбой, который можно купить в строительных гипермаркетах.

Для узлов вращения понадобятся установленные в корпус подшипники качения, а регулировать обороты позволят шкивы различного диаметра, насаженные на приводной вал. Эти детали можно купить или заказать у знакомого токаря.

Изготовление суппорта потребует запастись стальной пластиной, толщиной не менее 8мм. Её же можно использовать и для резцедержателя.

Ещё одним узлом, который невозможно изготовить в кустарных условиях, является шпиндель. Его придётся купить. Крепление шпинделя требует изготовления вала, на котором будут смонтированы ведомые шкивы. Прочность этой детали должна быть безупречной, поэтому лучше всего использовать детали от списанных заводских механизмов.

Кроме токарного станка, в процессе работы понадобятся такие инструменты и оборудование:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• шлифовально-наждачный станок;
• электрическая дрель и набор свёрл по металлу;
• метчики и плашки для нарезки резьбы;
• набор гаечных ключей;
• штангенциркуль, металлическая линейка;
• маркер.

Весь этот инструмент и материалы позволят изготовить полноценный токарный станок настольного типа. Если же достать какие-то детали не удалось, не отчаивайтесь — на время их можно заменить чем-то другим. Так, патрон от электродрели вполне используется вместо шпинделя, если требуется обрабатывать заготовки небольшого размера.

Особенности работы на токарном станке по металлу

Чтобы создавать качественные изделия на токарном станке, нужно учитывать некоторые особенности и рекомендации опытных мастеров. Советы по использованию и обслуживанию:

Прежде чем начать работу требуется проверить крепления основных деталей, резцов и заготовки

Они не должны двигаться при касаниях
Также важно уделить внимание первичной настройке.
Не рекомендуется класть на станину посторонние предметы или инструменты.
После выключения станка рабочую поверхность и резцы нужно продуть с помощью компрессора.
Подвижные элементы требуется смазывать для предотвращения застреваний.
При работе с заготовками необходимо надевать защитные очки, чтобы избежать попадания стружки в глаза.. После завершения работы нужно почистить станок от скопившейся грязи и отходов производства

Нельзя работать повреждённым резцами, свёрлами и фрезами. Станки с числовым программным управлением требуют постоянной диагностики. Работать за ними могут люди с опытом программирования. Оператор настраивает программу, по алгоритму которой будут двигаться подвижные элементы и работать двигатели

После завершения работы нужно почистить станок от скопившейся грязи и отходов производства. Нельзя работать повреждённым резцами, свёрлами и фрезами. Станки с числовым программным управлением требуют постоянной диагностики. Работать за ними могут люди с опытом программирования. Оператор настраивает программу, по алгоритму которой будут двигаться подвижные элементы и работать двигатели.

Типы и разновидности токарного оборудования

Существует разделение станков по следующим критериям:

1. Наибольший допустимый размер обрабатываемой заготовки над станиной.
2. РМЦ – расстояние между центрами (мелкие – до 150 мм, средние – 150–300 мм, крупные – более 300 мм).

Также есть множество типов токарных станков, обладающих своей спецификой:

Винторезные станки токарной группы

Очень распространены в силу своей универсальности. Принцип работы прост: зажатому на шпинделе в горизонтальном положении объекту придается вращение, а с помощью подвижного резца происходит резание. Резец может быть как закрепленным, так и отдельным.

Токарные станки с ЧПУ

Автоматизированные станки, управляющиеся с помощью ЧПУ. Система числового программного управления обеспечивает высокую точность, а также серийность обработки. Участие оператора минимально: создание управляющей программы и контроль ее исполнения.

Револьверные станки

Как следует из названия, на направляющих станины располагается суппорт с револьверной головкой. В каждый паз револьверной головки может быть установлен резец.

Во время обработки резцы сменяют друг друга, прокручиваясь, что позволяет не тратить время на замену инструмента.

Карусельные станки

Предназначены в основном для обработки крупных объектов весом в несколько тонн. Основным элементом конструкции является планшайба – горизонтальный диск, на который устанавливается заготовка, и который придает ей вращение.

Отсюда и название данной разновидности станка. Как правило, станок карусельного типа имеет два суппорта для установки резцов – вертикальный и боковой. Это позволяет обрабатывать заготовку по внешней и по внутренней поверхности.

Затыловочные станки

Затылование – это специальный метод заточки торцовых поверхностей инструментов для сверления, фрезерования и нарезания резьбы.

Такая операция необходима для восстановления формы рабочих поверхностей инструмента после длительной эксплуатации. По конструкции затыловочный станок похож на винторезный, но имеет ряд особенностей.

Обрабатываемый объект также вращается шпинделем, а суппорт вместе с резцом совершает возвратно-поступательные движения, срезая (затылуя) поверхность объекта на один зуб.

Лоботокарные станки

Похожи на карусельные станки, также имеют планшайбу, но на лоботокарных станках планшайба устанавливается вертикально. Карусельные и лоботокарные станки могут взаимно заменять друг друга.

Как правило, применяются для резания с торца, то есть со «лба». Отсюда и название. Предназначены для обработки объектов, диаметр которых значительно превышает их длину (колеса, шестеренки, шкивы).

Станки с бесступенчатым приводом

Бесступенчатый привод – это механизм, позволяющий плавно менять скорость вращения шпинделя, без резких перепадов и остановки станка.

Такая функция позволяет постепенно подобрать нужную частоту вращения уже в процессе работы, а не прикидывать ее «на глаз».

Трубонарезные агрегаты

Как следует из названия, предназначены для обработки труб. Очень похожи на винторезные станки, но есть одно существенное различие в конструкции шпинделя: для того, чтобы длинные трубы надежно удерживались, через корпус станка насквозь проходит тоннель, в котором труба зажимается шпинделем в двух точках.

Это обеспечивает вращение объекта без люфта. Также существуют дополнительные подставки для труб, если они значительно превышают расстояние между патронами.

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр

Многоцелевой комплекс, объединяющий в себе токарные и фрезерные функции. Имеет фрезерную головку, на которую может быть установлен режущий инструмент.

Головка эта подвижна, может обрабатывать объект как сбоку, по внешней поверхности, так и с торца, по внутренней.

Автомат продольного точения

Предназначен для серийного изготовления и обработки малогабаритных деталей диаметром 1–60 мм, длиной – 5–300 мм.

Автомат устроен следующим образом: в подвижном шпинделе с помощью цанги закрепляется заготовка, резцы же остаются неподвижными или передвигаются по горизонтали; шпиндель вместе с заготовкой подводится поочередно к нужным резцам и обрабатывается.

Многошпиндельные токарные станки

Станки с тремя или более шпинделями, на которых крепятся заготовки для одновременной или поочередной обработки. Используются исключительно на серийных производствах.

Основные конструктивные особенности

Универсальный токарно-винторезный станок состоит из основных конструктивных узлов, которые являются типовыми элементами. К ним относятся:

• суппорт;
• станина;
• упорная и шпиндельная бабки;
• электрическое оборудование;
• ходовой вал;
• гитары шестерен;
• коробка, которая обеспечивает выбор и смену подач;
• ходовой винт – именно эта деталь отличает токарно-винторезный от стандартного токарного станка.

В зависимости от некоторых особенностей может различаться точность станка. Поэтому универсальное оборудование может быть как класса точности Н, так и повышенного – П.

Передние и задние бабки

У передней или шпиндельной бабки есть основная роль – фиксировать заготовку в обработке и передавать вращение заготовке от электрического двигателя.

Внутри корпусной части бабки расположен шпиндель. На корпусе станка снаружи монтируется рукоятка регулировки скорости. Задняя бабка или упорная необходима для фиксации заготовки.

Суппорт

Суппорт предназначен для того, чтобы перемещать резцедержатель с резцом в продольном, поперечном направлении по отношению к оси станка. Нижняя часть суппорта именуется салазками или кареткой.

Спустя определенное время работы станка суппорт будет нуждаться в регулировке, поскольку, в противном случае снизится скорость обработки. Регулировка от зазоров заключается в подтягивании клиновой планки. 

По сравнению с другими деталями суппорт имеет большие размеры. Выбор резцедержателя определяется классом станка. Для крупногабаритного оборудования обязательно закреплять резцы дополнительно четырьмя винтами.

Коробка скоростей

Это основная часть привода шпинделя. Она осуществляет передачу энергии двигателя остальным частям станка. Еще одна функция – изменение частоты вращения шпинделя и скорости работы всего станка.

Коробка встраивается в корпус бабки шпинделя или в отдельном корпусном блоке. Изменение скорости может происходить бесступенчатым или ступенчатым способом. В стандартную коробку передач входят следующие составляющие:

• система зубчатых передач;
• клиноременная передача;
• реверсивный электродвигатель;
• электромагнитная муфта с системой торможения;
• рукоять для переключения скоростей.

Работает коробка скоростей за счет шестерен.

Шпиндель

Это основная часть станка, которая сделана в виде вала с конусным отверстием для закрепления заготовок. Чтобы деталь имела высокую прочность и долговечность, ее изготавливают из высокопрочной стали.

В классическом варианте шпиндель сделан на высокоточных подшипниках качения. На опоре детали установлено специальное кольцо, которое обеспечивает точность работы станка.

На торце конструкции расположено коническое отверстие. Полость шпинделю необходима, чтобы установить пруток, помогающий при необходимости выбивать центр из посадочного места.

Непосредственно прочность и долговечность шпинделя зависит от имеющихся там подшипников.

Станина

Это основная часть станка, которая выполнена с помощью чугунного литья. К ней прикреплены все наиболее важные детали и элементы данной конструкции.

Сама станина состоит из двух стальных балок. Балки, в свою очередь, соединены между собой ребрами жесткости. У каждой из балок – соединение к двум направляющим.

Направляющие с обоих сторон относятся к призматической группе. Направляющая плоской формы расположена внутри с левой стороны.

Нарезание резьбы

Нарезать резьбу при помощи токарно-винторезного станка можно несколькими способами. Для этого используется плашка, метчик, резец и другие виды инструмента.

С их помощью есть возможность нарезать внутреннюю и внешнюю резьбу

При использовании резца важно соблюдать полностью технологию. Она включает:

• правильную заточку резца;
• аккуратную настройку режимов работы станка;
• при помощи шаблона правильная установка резца по центру детали;
• замер полученных размеров калибрами или шаблонами.

В такой работе недопустим брак в виде заострений, рваных нитей, задир и дробления.

Электрический блок управления

В стандартный блок управления токарно-винторезным станком входит сразу несколько рукояток и кнопок:

• рукоятка для настройки количества оборотов;
• система управления для установки параметров резцовой поверхности;
• рукоятки для управления суппортом.

Станок с ЧСПУ обладает более сложным устройством, но при этом может работать без участия оператора на промежуточных этапах.

Фартук

В фартуке токарно-винторезного станка расположены механизмы, которые преобразуют вращательное движение ходового винта и ходового вала в поступательное движение суппорта.

Вертикально-сверлильный станок: принцип действия

Сверлильные станки предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий в сплошном материале, рассверливания, зенкерования, развертывания, вырезания дисков из листового материала. Для выполнения подобных операций используют сверла, зенкеры, развертки, метчики и другие инструменты. Формообразующими движениями при обработке отверстий на сверлильных станках являются главное вращательное движение инструмента и поступательное движение подачи инструмента по его оси.

Основной параметр станка — наибольший условный диаметр сверления отверстия (по стали). Кроме того, станок характеризуется вылетом и наибольшим ходом шпинделя, скоростными и другими показателями.

Станина имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается стол  и сверлильная головка J, несущая шпиндель и электродвигатель. Заготовку или приспособление устанавливают на столе  станка, причем соосность отверстия заготовки и шпинделя достигается перемещением заготовки.

Управление коробками скоростей и подач осуществляется рукоятками , ручная подача — штурвалом . Глубину обработки контролируют по лимбу . Противовес размещают в нише, электрооборудование вынесено в отдельный шкаф . Фундаментная плита  служит опорой станка. В средних и тяжелых станках ее верхняя плоскость используется для установки заготовок. Внутренние полости фундаментной плиты в отдельных конструкциях станков служат резервуаром для СОЖ.

Стол 9 можно перемещать по вертикальным направляющим вручную с помощью ходового винта, вращая рукоятку. В некоторых моделях стол бывает неподвижным (съемным) или поворотным (откидным). Охлаждающая жидкость подается электронасосом по шлангу. Узлы сверлильной головки смазывают с помощью насоса, остальные узлы — вручную.

Сверлильная головка  представляет собой чугунную отливку, в которой смонтированы коробка скоростей, механизмы подачи и шпиндель. Коробка скоростей содержит двух- и трех-венцовый блоки зубчатых колес, переключениями которых с помощью одной из рукояток  шпиндель получает различные угловые скорости. Частота вращения шпинделя, как правило, изменяется ступенчато, что обеспечивается коробкой скоростей и двухскоростным электродвигателем.

Конструкция токарных мини-станков по металлу

Его главный элемент — это станина, к которой крепятся все остальные части. Она является основой всех узлов и имеет отверстия для крепления к столу. Обычно изготовлена из чугуна.

Следующий элемент — это суппорт, в который укрепляется сверло, резец или другой обрабатывающий инструмент.

Он же отвечает за перемещение сверла в нужном направлении, не отклоняясь от курса. Он передвигается при помощи вала хода и устройств передачи.

Деталь фиксируется на шпинделе — ещё одной части станка, выполненной в форме цилиндра. Именно от его параметров зависит качество работы всего устройства. Он питается энергией от электродвигателя.

На задней стойке есть специальный центр, удерживающий длинные детали во время их точения. Стойка приводится в движение специальным рычагом и фиксируется после установки необходимой позиции. Впрочем, такая тонкая регуляция есть не на всех аппаратах.

Привод у станка чаще всего бывает ременным — это наиболее удобный вариант, так как он более надёжен в случаях, когда заготовку заклинивает и механизм останавливается.

Самые маленькие станки имеют только одно место для резца в держателе, поэтому каждый раз перед сменой операции придётся вставлять его заново и регулировать высоту. Есть и возможность надстройки мини-станка — вы можете купить специальный держатель с поворотом. 

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.

Делаем своими руками

Несмотря на тот факт, что станок для токарных работ имеет достаточно сложное строение, его облегченную версию можно сделать самому, не тратя на это много времени и сил

Немаловажно и то, что не потребуется больших материальных затрат

Основные узлы токарной установки:

• бабки (передняя и задняя);
• рама;
• привод;
• центры
• упор для режущего инструмента.

При создании станка важно знать, что нельзя задействовать для него электрический привод коллекторного вида. Это категорически запрещается делать именно потому, что он слишком мощный для домашнего устройства, и во время его использования обрабатываемый элемент может просто вылететь из зажимов

Это грозит порчей прибору и может привести к различным травмам.

Лучше всего для домашнего станка подойдет асинхронный привод. Его основным преимуществом является то, что его частота вращения остается неизменной.

Задачи для токарного оборудования

Цилиндрические и конические детали производят с помощью токарной обработки. Здесь реализуется принцип вращения детали относительно режущего инструмента. Во всех других видах обработки заготовка не перемещается.

При токарной обработке выполняют следующие операции.

1. Выполняется вытачивание цилиндрической поверхности. При необходимости на ней выполняют ступени: один или несколько цилиндров разного диаметра располагают согласно задумкам конструктора.
2. Точат уступы и канавки для упора или установки фиксирующих колец или шайб.
3. Растачивают внутренние цилиндры или конические поверхности.
4. Нарезают резьбу необходимого диаметра с определенным шагом. Ее располагают внутри или снаружи детали.
5. С помощью вспомогательного инструмента сверлят соосные отверстия, зенкерами и развертками добиваются необходимой точности и чистоты обработки.
6. При необходимости с помощью накаток придают специальное рифление поверхности или накатывают резьбу особого профиля.
7. Имея болванки, с помощью давилок методом пластической деформации изготавливают тонкостенные детали из металла или пластических материалов.
8. В мебельном производстве часто протачивают изделия сложной формы, их называют фасонными поверхностями вращения. Изготовление выполняется по специальным шаблонам или программам.