История создания первого токарного станка в мире и его развитие

Область применения

Токарные станки применяются для внутренней и наружной обработки цилиндрических поверхностей. Можно изготавливать валы, втулки, фланцы, шкивы, муфты и другие детали.

Заготовка устанавливается в патрон, который вместе со шпинделем вращается на заданных оборотах. Режущий инструмент совершает поступательное движение. За счет этого заготовка приобретает нужную форму и размеры.

Виды операций:

• Обработка торца.
• Обтачивание наружной поверхности до заданного диаметра.
• Сверление и расточка отверстий.
• Выточка канавок.
• Нарезание внутренней и наружной резьбы.
• Развертывание и зенкование.

Заточка

Первичная заточка выполняется на заводе при изготовлении. Новый резец имеет готовый профиль режущих кромок с соблюдением углов. Но во время работы инструмент изнашивается, и необходимо его затачивать.

Когда требуется заточить режущий инструмент

Износ резца сказывается на скорости, качестве и точности обработки. При ручной подаче отрезного или канавочного резца появляется ощущение, что инструмент идет туго.

При автоматической обработке признаками износа являются:

• Изменение цвета стружки.
• Ухудшение качества поверхности.
• Искры во время точения.
• Свист, вибрация.
• Появление сколов и зазубрин на режущей кромке.

Совет! Не рекомендуется эксплуатировать резец до полного затупления режущей кромки.

Общие правила выполнения

Заточка выполняется на заточном станке. Для твердосплавных материалов предусмотрен круг из электрокорунда. Инструмент из быстрорежущий стали затачивают на круге из зеленого карбида.

Резец кладут на подручник и прижимают к вращающемуся кругу. Для получения ровной поверхности его необходимо перемещать вдоль круга. Режущая кромка должна располагаться по центру круга, в крайнем случае на 10 мм выше. Когда все поверхности готовы, на пересечении главной и вспомогательной режущей кромки делается небольшое скругление.

Важно!
Зазор между подручником и абразивным кругом допускается не более 3 мм.

Чтобы исключить перегрев режущей кромки, необходимо периодически ее охлаждать. Для этой цели возле заточного станка должна быть емкость с водой. Если пренебречь охлаждением, на поверхности кромки образуются микротрещины. Их не видно невооруженным глазом, но стойкость инструмента и качества обработки снижается.

Для повышения стойкости резца и спрямления кромок выполняют доводку. В зависимости от материала инструмента для этого предусмотрены алмазный (для твердосплавных) и эльборовый (для быстрорежущих) доводочные круги. Для контроля углов резца используют специальные шаблоны.

Типы токарного оборудования

Отличия моделей в конструкциях – основа классификации.

Токарно-винторезные станки

Оборудование такой разновидности легко справляется со следующими функциями:

• Изменение параметров у металлов цветной, чёрной группы.
• Разработка модульной, метрической резьбы.

Модели универсального типа, которые применяются как в промышленности, так и при создании единичных изделий. Производство предполагает однотипную компоновку для всех частей. Состав конструкции включает детали, описанные ранее.

Токарно-револьверные станки

Главное назначение – обработка изделий из прутка, прошедшего калибровку. Оборудование выполняет широкий спектр всевозможных операций:

1. Развёртывание.
2. При формировании резьбы.
3. Фасонное точение.
4. Сверление.
5. Зенкерование.
6. Точение, расточка со стандартными показателями.

Название станка происходит от способа крепления, применяемого для инструментов. Их монтируют при помощи специального держателя, который может быть приводным, либо статичным. Приводной вариант даёт владельцам больше всего возможностей. Именно он позволяет создавать резьбу с различными параметрами, проводить фрезеровку и сверление.

Токарные станки с ЧПУ

Современные станки часто предполагают применение подобного оборудования. Лёгкость эксплуатации и точность, высокая продуктивность относятся к главным преимуществам.

Внедрение систем ЧПУ сопровождается использованием следующих систем:

• Самонастраивающиеся. Позволяют корректировать все сведения на основе показателей, появившихся, когда обрабатывались прежние детали.
• Замкнутого типа. С двумя информационными потоками, приходящими с механизма считывания, измерения.
• Разомкнутые. Используется только один информационный поток. Сначала идёт расшифровка данных, потом команды передаются остальным механизмам.

Кроме того, станки делятся на несколько разновидностей на основе способа управления производственным процессом:

1. Контурные. Агрегат работает без перерыва. Пользователь только один раз задаёт определённые параметры.
2. Прямоугольные. Применяются при заготовках в форме ступени. С автоматическим переключением между передачами вдоль, поперёк.
3. Позиционные. С закреплением деталей в конкретных положениях. На следующем этапе переходят к основным рабочим процессам.

Токарно-карусельные станки

Отличное решение, если требуется обработать крупные изделия. Из присутствующих функциональных особенностей описать стоит следующие:

• Возможность осуществить резьбу.
• Шлифовальные операции, фрезеровка, подрезка.
• Разработка пазов с приданием определённых конфигураций.
• Оборудование позволит заточить поверхности в виде конусов, цилиндров.

В комплектах со станками продаются специальные разновидности столов, планшайбы располагаются на их поверхности. Траверса перемещаются по стойкам, с дополнительными суппортами в конструкции.

Лоботокарные станки

Обрабатывают детали с формами конусов и цилиндров, лобового типа. Предполагают горизонтальное размещение оси, на которой заготовка вращается.

Токарно-затыловочные станки

Затылованием называют специальный метод, используемый при заточках. Это особенно актуально для задних поверхностей у различных инструментов. Операция нужна, чтобы даже при длительной эксплуатации сохранялись первоначальные формы.

Как установить на станке

Для получения надлежащего качества и точности обработки необходим правильный монтаж резца. Также ошибки при установке способствуют быстрому износу режущей кромки.

Устанавливается инструмент в резцедержатель строго по центру. Для корректировки его по высоте в арсенале токаря должны быть металлические пластины толщиной от 1 до 4-5 мм. Установка ниже центра приводит к выталкиванию детали, что опасно и для инструмента, и для работника. Если режущая кромка завышена, она перегревается и быстро изнашивается.

При установке режущего инструмента нужно придерживаться простых правил:

1. Протереть опорную поверхность резцедержателя.
2. Фиксировать инструмент минимум двумя болтами.
3. Вылет головки не должен превышать 1,5 высоты державки.
4. При черновой обработке допускается завышение режущей кромки на 0,3-1 мм.

После установки инструмента нужно снять пробную стружку. Если поверхность получается ровная и гладкая, стружка не наматывается на резец — можно приступать к работе.

Важно!
Не допускается использование более трех прокладок. Также они не должны выступать за пределы резцедержателя.

Старые советские модели станков по дереву и металлу

Советское оборудование все еще эксплуатируется на производстве. Некоторые принципиально предпочитают оборудовать домашние мастерские агрегатами из СССР.

Важно!
На советское оборудование иногда проблемно найти оснастку или комплектующие в случае поломки.

Токарно-винторезный станок ИТ-1М

Станок облегченного типа предназначался для наработки практики в мастерских. Позволяет обрабатывать цилиндрические заготовки снаружи, сверлить и растачивать, нарезать резьбу. В настоящее время снят с производства.

Токарно-винторезный станок ТВ-6

Появился на рынке в 80-х годах. Применяется в основном для обучения будущих токарей в мастерских и учебных центрах. Позволяет выполнять базовые операции.

Характеристики:

• Диаметр шпинделя — 12 мм.
• Частота вращения шпинделя — 130-170 об./мин.
• Расстояние между центрами — 350 мм.
• Максимальная длина обработки — 300 мм.

Токарные станки Универсал 2 и Универсал 3

Настольные станки для изготовления мелких деталей. Возможно выполнение большинства токарных работ. Максимальный диаметр и длина заготовки — 12,5 см и 18 см.

Токарный станок ТШ-3

Выполняет функцию точильного и шлифовального агрегата. Пригоден к эксплуатации в домашней мастерской и промышленных целях. Кроме классических токарных работ, агрегат пригоден для финишной шлифовки изделий и заточки режущих, а также слесарных инструментов.

1Е61М, 1Е61ПМ, 1Е61ВМ токарно-винторезные станки

Относятся к специальным станкам, обеспечивающим более высокую точность обработки. Все три модификации относятся к токарно-винторезной группе с высотой над центрами 175 мм.

Диаметр обрабатываемого прутка не превышает 32 мм. Максимальное расстояние перемещения суппорта составляет 200 мм.

Токарно-винторезный станок 1М63Н

Многофункциональный агрегат, предназначенный для выполнения всех типов токарных операций. Данная модель позволяет также работать с коническими поверхностями и нарезать многозаходные резьбы.

Буква Н в маркировке говорит о способности получить размеры нормальной точности. Возможна установка дополнительной оснастки при работе с крупногабаритными заготовками.

Токарно-револьверный станок 1341

Станок револьверной группы позволяет выполнять обработку с использованием нескольких инструментов одновременно. Доступные операции:

• Обработка наружных и внутренних поверхностей.
• Нарезка резьбы.
• Сверловка, зенкование, развертывание.
• Работа с фасонными поверхностями.

Обработка выполняется в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Возможно изготовление деталей из прутка и штучных заготовок.

Токарно-винторезный станок 1Н65

Усовершенствованная модификация агрегата 1М65. Возможна обработка цилиндрических и конических деталей, а также сложных фасонных поверхностей.

Технические характеристики:

• Высота центра над станиной и суппортом — 500 и 325 мм.
• Диаметр шпинделя — 128 мм.
• Максимальный вес заготовки — 5 т.
• Максимальный диаметр заготовки в кулачках — 870 мм.

Токарно-винторезный станок 1М63

Разработан в 50-х годах для обработки заготовок из разного металла. По тем временам это был агрегат с уникальными характеристиками, и его закупали крупные промышленные предприятия. Он обеспечивал высокое качество и точность обработки при точении изделий любой сложности.

Станок токарно-винторезный 1А616

Агрегат выпущен в 50-х годах прошлого века. В ту эпоху технические характеристики были одними из лучших. На многих предприятиях станок успешно используется по сей день.

Оборудование предназначено для широкого спектра работ с небольшими заготовками. Буква А говорит про особо высокую точность обработки. Возможно нарезание модульной, дюймовой, питчевой резьбы без перестройки кинематики.

Токарный школьный станок ТВ-4

Разрабатывался для обучения токарному делу в школьных мастерских и учебных центрах. Универсальный станок, пригодный для выполнения базовых токарных операций. Имеет небольшой вес и габариты, из-за чего пользуется популярностью в домашних мастерских.

Токарный станок по металлу Школьник ТВ-7

Станок с ручным управлением, предназначен для обработки заготовок 100-300 мм. Поддерживает четыре скоростных режима. Позволяет выполнять базовые операции — наружное точение, расточка, нарезка метрической резьбы, обработка торца, сверление отверстий. Назначение — практическое обучение будущих токарей.

Настольный токарный станок по металлу ТВ-16

Станок с малыми габаритами для выполнения операций средней сложности. Доступно сверление отверстий, нарезка резьбы, наружное точение, расточка.

Параметры:

• Расстояние между центрами — 250 мм.
• Максимальный диаметр заготовки над станиной — 160 мм.
• Диаметр отверстия шпинделя — 18 мм.
• Мощность — 0,4-0,5 кВт.

Основные преимущества

Если сравнивать с ручными станками, те, что оснащены ЧПУ, производительнее в четыре. Хотя диапазон производительности колеблется от заданных настроек и может составлять от полтора до пяти раз.

Благодаря тому, что в станке с ЧПУ совмещается гибкость универсального оборудования и высокая производительность автоматического станка решается проблема использования такой технологии как в серийном, так и единичном производстве.

Важно!
Благодаря новейшей электронике и лучшей вычислительной техники машиностроение, а именно изготовление деталей для автомобилей, выходит на преимущественно новый уровень.

Из-за того, что процесс становится практически полностью автоматизирован, потребность в квалифицированных работников, которые будут работать на станках, падает. Однако, к безработице это привести не сможет, так как теперь требуются мастера, которые будут следить за исправностью станка с ЧПУ. Благодаря этому без последствий поднимается качество работы.

Время, которое необходимо на пригоночные работы, значительно сохраняется из-за того, что детали делаются, можно сказать, по одному шаблону, поэтому они взаимозаменяемые.

Благодаря тому, что все программы по изготовлению новых изделий записаны в компьютер, пропала надобность переобучать персонал перед переходом на работу с новыми изделиями. Достаточно просто включить нужную программу.

Детали, которые делаются на станке с ЧПУ, изготавливаются намного быстрее. Кроме того, из-за отсутствия человека уровень брака и незавершённой работы значительно сокращаются.

Неисправности токарного станка

В процессе работы любому токарю рано или поздно придется столкнутся с непредвиденными ситуациями при работе на токарном станке.

Возможные ситуации при работе на токарном станке

• Самопроизвольная остановка токарного станка во время работы, во время отключения электропитания или механической неисправности;
• Сталкивания вращающихся элементов с элементами суппорта;
• Проворот детали в патроне;
• Вырыв детали из зажимных приспособлений токарного станка;

Неисправности токарного станка могут быть выражены в посторонних шумах, запахом горящей электропроводки и т.д.

Отлучатся от токарного станка запрещено (нельзя оставлять токарный станок без внимания).

Для экстренной остановки обработки детали следует быстро отвести резец от детали, отключить подачу, остановить шпиндель и выключить главный двигатель. При остановке шпинделе главное не включить обратные обороты, а включить именно нейтральное положение. О неисправностях токарного станка следует сразу же доложить руководству.

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.

Техника безопасности

Специалист должен соблюдать некоторые правила. Вот лишь некоторые, действующие перед началом работы:

1. Проверка положения пуговиц у специализированной одежды.
2. Отдельно проводится осмотр станка по состоянию технического плана. Услуги техников и наладчиков актуальны, если требуется дополнительное обслуживание из-за неисправностей и деталей, вышедших из строя. Но операции несложные доступны для самостоятельного выполнения владельцем.
3. Последний этап – выдача техзадания. Его нужно изучить внимательно.

К работе нельзя приступать при появлении механизмов вращения и ограждений различных узлов с неисправностями.

Кроме того, существуют и другие запреты на:

• То, чтобы другие лица проводили работу. И оставление включенной техники без присмотра.
• Проведение полного самостоятельного ремонта техники.
• Использование зажимов и приспособлений в неисправном состоянии.
• Эксплуатационные действия для оборудования с явными признаками неисправности.
• Выполнение работ в тот же день, когда проводят обслуживание станков, их наладку, проверку.

У каждого станка своя масса. Это касается даже миниатюрных разновидностей станков, которые приобретаются для использования в домашних условиях. Подобные агрегаты могут весить минимум 13,5 килограмм, а максимум – 400. Чем больше масса – тем больше будут и остальные габариты.

Для домашних мастерских подходят станки, весящие не более 50 килограмм. Это компактные и универсальные модели, которые не доставляют хлопот во время монтажа. Месторасположение легко изменить, если возникает необходимость.

Мощность – ещё один параметр, который требует учёта при выборе. 2,25 кВт – стандартный показатель для небольших агрегатов. Есть и другие разновидности устройств, которые называются маломощными. У них привод имеет показатель в 0,15 кВт.

Чтобы сделать правильный выбор, покупатель должен принять решение по поводу назначения. Чем меньше и тоньше заготовки – тем менее мощные агрегаты требуются для их обработки. Правило действует и в обратную сторону.

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.

Веранда в двухэтажном доме

В загородном доме веранда – это не просто возможность украсить фасад. Это исключительное практичное решение. Веранда заменит беседку и зимний сад. В прохладные и дождливые дни на застекленной веранде можно принимать гостей. Если сделать стены раздвижными, то жарким летом здесь будет приятно отдыхать в тени.

К веранде можно пристроить садовую кухню с мангалом или русской печью.

Несколько советов по проектированию этого объекта:

• в деревянном доме используйте для оформления веранды резные элементы;
• для кирпичной веранды потребуется прочный фундамент;
• если вы стремитесь к экзотике – оформите веранду натуральным камнем и витражами;
• можно застеклить веранду прозрачным поликарбонатом. Легкие и прочные листы этого материала легко установить своими силами.

Вы можете выбрать один из предложенных вариантов на фото или подготовить собственный дизайн-проект веранды: