Устройство токарного станка по металлу – схема и основные узлы

Содержание статьи

История появления и развития оборудования

Считается, что первые токарные станки появились на территории Европы в 16-17 веке. В те времена они изготавливались из деревянных элементов и приводились в движение усилиями человека. Он мог раскручивать подвижное колесо руками или в дальнейшем вращал цепь, закреплённую на звёздочке.

Активного развития токарное производство не получало до 18 века. Только в первой части 18 века, в промышленности начали активно использоваться металлические механизмы. Ко второй половине 19 века, стараниями американских мастеров, оборудование было модернизировано и уже напоминало современный токарный станок. Работал механизм благодаря электродвигателю, появилась возможность выбирать скорость раскрутки шпинделя.

Виды, характеристики и устройство

Рассматривая схемы и устройство токарных станков различных видов, можно увидеть, что все они схожи между собой и имеют похожее устройство. На них можно обрабатывать различные детали из металла в одиночном и серийном производстве.

tok-stan-v-gar-2

Универсальность

То, что можно делать на разных видах токарных станков, зависит от многозадачности. Универсальные аппараты имеют множество инструментов, а также обладают возможностью перемещения суппорта во многих направлениях. Классические агрегаты обладают только двумя осями движения, в то время как есть до 6 направлений.

Практически все изделия с ЧПУ дают возможность выполнять много задач, в том числе винторезные, все они представлены выше.

Старые модели обычно не оснащены пультом управления и имеют узкую направленность. Модернизация на производстве часто включает замену устаревших конструкций на более универсальные. Это позволяет не только ускорить производственный процесс, но и сократить трудозатраты, в некотором случае – рабочие места, так как теперь с новыми аппаратами множество действий за то же время может выполнить один оператор.

Принцип работы

В основу всех токарных агрегатов, в том числе и по дереву заложен один способ обработки. Воздействие на поверхность деревянной заготовки режущим инструментом. Принцип работы токарного станка для обработки заготовок из дерева отличается только тем, что режущий инструмент может подаваться автоматически или вручную. Техника ручной подачи зависит от характера древесины, применяемого режущего инструмента и сложности конфигурации будущего изделия. Перед началом работ заготовка крепится в специальных устройствах между передней и задней бабкой. В качестве инструмента, для заготовок из дерева могут применяться специальные резцы или стамески различного профиля. Они могут быть плоские или фигурные. Благодаря форме режущей кромки можно вырезать любые поверхности. Для этого их затачивают в одной или нескольких плоскостях. Основным критерием, на основании которого производится классификация резцов – это форма и тип заготовки.

При необходимости применяют специализированные стамески:

  • рейер (она имеет полукруглое лезвие, с помощью которого производят предварительную обработку);
  • мейсель (предназначена для окончательной, то есть чистовой обработки, вытачивания углублений и различных канавок);
  • стамеску-крючок (служит для вытачивания различных углублений);
  • стамеска-гребёнка (с её помощью нарезают резьбу и изготавливают деревянные метизы);
  • скребок (применяется для выравнивания цилиндрических заготовок).

Работать такими стамесками следует вручную, что позволяет реализовать любые идеи мастера. Для получения качественной поверхности необходимо точно задать скорость вращения заготовки и определить угол подачи инструмента и силу нажима.

Зачем нужен и как он устроен

Токарный станок предназначен для изготовления деревянных изделий, имеющих цилиндрическую или близкую к ней форму. Это незаменимая вещь при ремонте загородного дома с деревянной лестницей, резным крыльцом, но не только.

При наличии некоторого опыта токарный инструмент позволит не просто сэкономить на покупных элементах декора, но и заработать, ведь деревянные изделия ручной работы высоко ценятся.

Необходим ли в домашней мастерской такой станок, решать самому мастеру.

Конечно, если нужны несколько ручек для стамесок, их проще купить, но если есть желание изготовить цельнодеревянную лестницу, то комплект балясин выльется в очень крупную сумму. Гораздо дешевле изготовить их самостоятельно. Кстати, даже не придется тратиться на покупку оборудования – простенький станок можно изготовить в собственной мастерской, используя подручные материалы.

Принцип работы токарного станка по дереву не отличается особой сложностью. Цилиндрическая заготовка фиксируется вдоль оси вращения. На нее передается крутящий момент. Подводя к заготовке различные резцы или шлифующий инструмент, ей придают желаемую форму.

Основные части токарного станка:

  • станина, на которой закреплены все составные части;
  • электрический привод;
  • передняя бабка;
  • задняя бабка;
  • подручник.

Для удобства работы используют схемы изменения скорости вращения. В профессиональном оборудовании это настоящая коробка передач, система шестерен, позволяющая регулировать обороты в очень широких пределах. Это сложно, самодельный токарный станок по дереву достаточно оборудовать ременной передачей с несколькими шкивами разного диаметра.

Виды деревообрабатывающих станков

Выделяют 3 разновидности токарных станков для обработки дерева. Различия состоят в их назначении и основных функциях:

  • промышленные – агрегаты используются на предприятиях, фабриках, устанавливаются в цехах;
  • полупрофессиональные – станки предназначены для использования на небольших фабриках, где выработка продукции производится в небольших объемах;
  • бытовые (настольные) – приборы применяются для изготовления деревянных деталей в домашних условиях.
Не пропустите:  Как заточить стамеску под правильным углом в домашних условиях

Промышленные устройства показывают высокую производительность. Их преимущества:

  • способность выполнять большой объем работы;
  • функциональность;
  • надежность.

Токарный станок по дереву JET JWL-1220

Масса  конструкции от 200 кг, мощность – от 1 кВт.

Полупрофессиональные токарные станки по дереву компактные, масса 40-90 кг, показатели мощности 0,5-1 кВт.

Станок бытовой используется для обработки 1-2 деталей за один раз. Масса установки составляет 20-40 кг, показатели мощности – 0,2-0,5 кВт. Агрегаты для использования в домашних условиях отличаются минимальным набором функций. Отличия имеются по производительности и возможностям, также методикам выполнения работы. Виды бытовых станков:

  • фрезерные устройства (применяются в 90% случаев для расточки пазов);
  • винтовые (нанесение резьбы, придание детали формы конуса);
  • копировально-фрезерные устройства (применяются для получения заготовок в нестандартных формах, для работы применяются специализированные трафареты);
  • рейсмусовые (обстругивание доски).

Также выпускаются устройства с ЧПУ. Это автоматические агрегаты, которые выполняют этапы работы по заданной программе.

Токарный станок по дереву Holzstar DB 900

Габариты станка

В 90% случаев готовые станки имеют следующие показатели по габаритам:

  • длина – 0,8 м;
  • ширина – 0,4 м;
  • высота – 0,35 м.

Показатели позволяют работать с заготовками древесины, диаметр которых 25 см, длина – до 20 см. В этом случае можно не пользоваться для улучшения фиксации задней бабкой. Она потребуется, если длину заготовки нужно увеличить до 40 см. Станок с такими показателями маленький, что позволяет установить его в любое удобное место в мастерской.

схема токарного станка по дереву

Основные узлы, из которых состоит токарный станок по металлу

Любой токарный станок по металлу включает в себя основные конструктивные узлы и элементы.

Конструктивные элементы

Основные элементы токарного оборудования:

  1. Станина. Представляет собой массивное и литое основание, на котором закрепляются направляющие профиля для перемещения бабок. Станина должна удерживать остальные элементы оборудования и гасить вибрации, возникающие при работе электродвигателя.
  2. Передняя бабка. Она представляет собой шпиндель, подшипники, коробку скоростей и шкив. Ключевым элементом передней бабки считается вращающийся шпиндель. В нём закрепляется обрабатываемая заготовка. Это передний центр оборудования, от которого зависит вращение детали при обработке.
  3. Задняя бабка. Элемент, который перемещается по направляющим, закреплённым на станине. Закреплён под углом в 90 градусов. Предназначен для точения конусов обрабатывающей головкой.
  4. Суппорт. Подвижный элемент, который предназначен для закрепления режущей оснастки. Существуют продольные и поперечные суппорта. Они передвигаются по двум разным плоскостям. На них устанавливаются резцедержатели с резцами.

Другими элементами токарного оборудования являются коробка передач, гитара (набор сменных шестерней), фартук (приводит в движение механизмы и подвижные бабки).

Станина

Станина

Основной и самый крупный элемент, на котором крепятся все остальные детали. Это неподвижная деталь, представляющая собой две параллельные стенки, неподвижно соединенные между собой поперечинами. Станина имеет ножки-тумбы, в которых хранится инструмент.

stanina

Верхние рейки служат направляющими, по которым двигаются суппорт и задняя бабка. Они могут быть плоского и призматического вида. Направляющие выполнены строго параллельно друг другу.

Передняя бабка

Эта деталь по-другому может называться шпиндельная бабка. Внутри нее находятся следующие детали:

  • шпиндель;
  • подшипники (два);
  • шкив;
  • коробка скоростей.

dip-300_4

Передняя бабка поддерживает заготовку и придает ей вращение.

Шпиндель

Шпиндель является основной деталью передней бабки. Он представляет собой металлический вал конусообразной формы. В нем фиксируются различные инструменты, оправки и другие приспособления.

Шпиндель, шейка и подшипники должны быть гладкими, чисто отшлифованными, без люфтов, потому что это влияет на качество расточки деталей. Шпиндель имеет резьбу, а в некоторых станках еще и специальную канавку для того, чтобы патрон самопроизвольно не открутился.

shpindel

Механизм подачи

Механизм подачи сообщает суппорту необходимое направление движения. Задаётся направление трензелем. Сам трензель находится в корпусе передней бабки. Управление им происходит посредством наружных рукояток. Кроме направления можно изменять и амплитуду движения суппорта при помощи сменных шестерней разного количества зубьев или коробки подач.

В схеме станков с автоматической подачей имеются ходовые винт и валик.  При проведении работ высокой точности исполнения используется ходовой винт. В остальных случаях – валик, что позволяет дольше сохранить винт в идеальном состоянии для выполнения сложных элементов.

Суппорт

Верхняя часть суппорта – место крепления резцов и другого токарного инструмента, необходимого для обработки различных деталей. Благодаря подвижности суппорта резец плавно перемещается в направлении, необходимом для обработки заготовки, от места, где суппорт с резцом и располагался в начале работы.

Суппорт

Суппорт

При обработке длинных деталей ход суппорта вдоль горизонтальной линии станка должен совпадать с длиной обрабатываемой заготовки. Такая потребность определяет возможности суппорта передвигаться в 4 направлениях относительно центральной точки станка.

Продольные движения механизма происходят по салазкам – горизонтальным направляющим станины.  Поперечная подача резца осуществляется второй частью суппорта, передвигающейся по горизонтальным направляющим.

Поперечные (нижние) салазки служат основой поворотной части суппорта. С помощью поворотной части суппорта задаётся угол расположения заготовки относительно фартука станка.

Поперечные салазки

Поперечные салазки

Фартук

Фартук, как и передняя бабка, скрывает за своим корпусом необходимые для приведения в движение механизмов станка узлы, связывающие суппорт с зубчатой рейкой и ходовым винтом. Рукоятки управления механизмами фартука вынесены на корпус, что упрощает регулировку хода суппорта.

Задняя бабка

Задняя бабка подвижная, она используется для закрепления детали на шпинделе. Состоит из 2 частей: нижней – основной плиты и верхней, удерживающей шпиндель.

Задняя бабка в разрезе

Задняя бабка в разрезе

Подвижная верхняя часть движется по нижней перпендикулярно горизонтальной оси станка. Это необходимо при точении конусообразных деталей. Через стенку бабки проходит вал, он может поворачиваться рычагом на задней панели станка. Крепление бабки к станине производится обычными болтами.

Не пропустите:  Точильно-шлифовальный станок 3Б634: технические характеристики

Задняя бабка

Задняя бабка

Индивидуален по своей компоновке каждый токарный станок, устройство и схема могут несколько отличаться в деталях, но в малых и средних станках такой вариант встречается наиболее часто. Компоновки и схемы тяжёлых больших токарных станков отличается в зависимости от их назначения, они узкоспециализированные.

Электрическая схема токарного станка

Я решил дать схему токарного станка 16К20 и подобных, которые мне встречаются наиболее часто. При описании схемы буду давать фото и принципы действия каждого элемента.

Типовая схема токарного станка

Общий вид электрошкафа:

Электрошкаф

Электрошкаф токарного станка – открыта дверь

Сначала рассмотрим силовую часть (по схеме – слева от трансформатора).

Вводной автомат и система блокировки двери

Вводной автомат F1 является выключателем питания, он приводится в действие ручкой, выведенной на переднюю панель:

Панель управления

Панель управления токарного станка до ремонта. Рукоятка включения питания, индикатор сети, включение системы охлаждения, амперметр.

Вводной автомат

Вводной автомат станка. Проводов на верхних клеммах нет

Вводные клеммы, как видно на фото, часто бывают подгоревшие, поскольку заводские электрики подходят к этому важному месту халатно. А станки часто переносятся на другое место и переподключаются.

Система заземления всегда TN-C, то есть совмещенный проводник PEN прикручивается на корпус и на нейтраль. Точнее, нейтраль N и земля прикручены на один болт шасси.

Система H1 – S1 – F1 служит для того, чтобы при открытии двери автомат F1 отключался, и станок полностью обестачивался. Если электрик обладает большим опытом и специальным ключом, он может эту систему обойти.

Система безопасности

Система безопасности – индикатор H1, концевой открытия двери S1, переключатель ПУ, автомат F1. Также видно заднюю часть амперметра.

Для этого после открытия двери нужно вставить и повернуть ключ в месте ПУ, и заново включить автомат. При этом будут вспыхивать лампочки Н1.

Но обычно (всегда) ключ безопасности теряется, переключатель ПУ ломается отверткой, и бравые электрики (а бывает, и токари!) лезут в станок под напряжением. Рассказываю, как есть.

Главный контактор

Контактор К1 – самый мощный в станке. Он включает кроме двигателя М1 (шпиндель, мощность 7,5 или 10 кВт) двигатель гидростанции. Впрочем, гидросуппорт имеется в наличии крайне редко, поэтому двигатель М4 и тепловое реле F7 рассматривать не будем.

Главный

Главный контактор двигателя шпинделя

Кроме контактора, имеется и тепловое реле F5, на фото внизу. Тепловое реле старого типа имеет два полюса (контролирует две фазы). Одна из фаз идёт через амперметр. Три синих провода уходят к двигателю М1.

Главный двигатель посредством ременной передачи передает вращение на коробку передач.

Быстрый ход каретки и СОЖ

Через автомат F2 (около 6 А) питание поступает через контактор К4 на двигатель быстрого хода М2. Он включается вручную на короткое время, поэтому не имеет тепловой защиты. Через тот же автомат и контактор К2 питается двигатель М3, он вращает насос подачи охлаждающей жидкости. Насос включается вручную, тумблером на панели управления.

Освещение

Такая простая вещь, как светильник, всегда сломана. Его приходится менять или ремонтировать. Важно, что там стоит лампа на 24 или 36 В, и обязательно в целях безопасности питается через трансформатор.

На схеме – F3, S9, H2. Такие светильники есть в продаже, они называются “станочные”.

Трансформатор

Переходим к части управления. Она питается напряжением 110 В, от трансформатора.

Трансформатор

Трансформатор станка – необходим для безопасной и правильной работы части управления

Это система с изолированной нейтралью (то есть, эта часть схемы работает без заземления) – пожалуй, самая безопасная из существующих.

Некоторые электрики в целях экономии или по незнанию выкидывают трансформатор. Это очень опасно! Тогда все части схемы будут под опасным напряжением!

Кнопки управления

Речь идет о кнопках S3, S4 (Стоп, Пуск).

Кнопки управления

Кнопки управления Пуск, стоп для управления пуском главного двигателя

По схеме видно, что это классическая схема с самоподхватом. Но в токарном станке она имеет свои особенности.

Схема управления питается через предохранитель F4 (я обычно ставлю автомат на 2 или 4 А) и кнопку Стоп.

При нажатии кнопки Пуск двигатель запустится только если выполнены несколько условий. А именно – замкнуты контакты S6 – S5 – F7 – K3 – F5. Только тогда на катушку контактора К1 поступит питание, и он своими контактами сам себя будет питать.

Кнопки можно менять на новые, тип ПКЕ, но лучше почистить и отремонтировать сделанные в СССР, чем ставить новые.

Концевой нулевого хода

Как я писал выше, концевой нулевого хода S6, для того чтобы запустился двигатель, должен стаять в нейтральном (не нажатом) положении.

Концевой

Концевой защиты от ложного включения

Концевой крышки привода

Если концевой выключатель S5 не нажат (крышка ременной передачи не закрыта), двигатель не включится. Это опять требование безопасности.

Концевой защиты

Концевой защиты ременной передачи, место установки показано стрелкой

На фото показано место установки, но самого концевого нет. Его часто не ставят, либо принудительно замыкают, чтобы в работе можно было снять крышку. Это нарушение безопасности!

Тепловая защита

Далее по цепи пуска идут контакты тепловых реле F5 и F7. Тут ясно – при перегрузке контакты реле размыкаются, и двигатель не запустится, пока не устранится проблема, потом нужно вручную включить реле.

Не пропустите:  Плоскошлифовальный станок: типы, устройство, обзоры моделей

Контактор и тепловое реле

Контактор и тепловое реле насоса подачи охлаждающей жидкости

По выбору теплового реле и контактора читайте мои статьи.

Реле времени – защита от холостого хода

Реле времени К3 типа РВП-22 включается при нажатии кнопки Пуск S4. Далее, если концевой нулевого хода S6 не разомкнется (шпиндель не начнет вращаться), контакты реле времени К3 с задержкой включения разомкнутся, контактор К1 отключится, и главный двигатель остановится.

Реле времени

Реле времени для защиты холостого хода

Для чего нужна эта система? Дело в том, что при вращении коробки передач на холостом ходу некоторые детали в ней могут перегреться (что именно – вопрос к механикам). Поэтому если токарь не выберет направление вращения, двигатель остановится.

В любое время, если шпиндель при вращении двигателя остановится, начинается отсчет времени, около 30-60 с.

По реле времени у меня большая обзорная статья.

К сожалении, при выходе реле времени из строя его контакты не дают запуститься двигателю. В результате, при отсутствии запчастей, их замыкают, и “выходят из положения”. Я ставлю вместо устаревших моделей электронные реле времени.

Торможение

Торможение шпинделя нужно для того, чтобы токарь не тратил время в ожидании остановки массивной детали. Если торможения не будет, на остановку может потребоваться более 10 с. В современных станках применяется механическое торможение шпинделя при остановке. В старых моделях применялось электрическое торможение постоянным током либо тормозной муфтой.

Другие конструктивные элементы

Перечень узлов и элементов, предназначенных для обеспечения работы самодельного токарного станка по металлу может иметь много пунктов, но наиболее важные в нем будут:

  • Салазки;
  • Пиноль;
  • Резцедержатель;
  • Фартук.

Салазки

Салазки предназначены для плавного перемещения резцедержателя. Для самодельных мини станков обычно используются только поперечные салазки, по которым при вращении маховика происходит плавное движение резцедержателя перпендикулярно оси вращения шпинделя. Продольное движение осуществляется при помощи суппорта. Такое решение не дает возможности выполнять большое количество операций, поэтому при конструировании станка стоит предусмотреть еще и поперечные для более точной работы. Ну а для станков, претендующих на высокий результат, не помешают устройства для перемещения резца под углом в 45 градусов к оси вращения.

Пиноль

Используется для закрепления заготовки в задней бабке. Эта деталь должна иметь высокую прочность и надежность, поскольку испытывает постоянное трение о металл заготовки.

Пиноль для токарного станка по металлу

Резцедержатель

Назначение резцедержателя – фиксация режущего инструмента на салазках суппорта. В процессе работы в этот узел могут фиксироваться и другие типы инструмента, например, накатки и шарошки. Резцедержатель должен обеспечивать, с одной стороны, надежное крепление резца, а с другой, оперативное изменение положение инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Резцедержатель для станка

Электрическое оснащение станка

К электрооборудованию токарно-винторезного станка относится основное оборудование – электродвигатель с пусковыми конденсаторами и блоком защиты. И вспомогательное электрооборудование – лампа освещения и другие элементы, например, вытяжной вентилятор.

Особе внимание в электрооборудовании следует уделить приборам защиты от поражения электрическим током. Здесь прежде всего необходимо установить реле защиты, сделать вывод защитного заземления и обеспечить пульт управления специальной большой кнопкой выключения электропитания. Наличие этих защитных устройств в составе электрооборудования важное требование правил техники безопасности при работе с таким травмоопасным оборудованием.

Предназначение и разновидности токарных станков

В производстве токарное оборудование считается наиболее популярным. По статистике с помощью таких станков изготавливается более 50% продукции поступающей в продажу или деталей использующихся в дальнейшем производстве.

Характеристики, на которые необходимо обращать внимание при выборе покупной модели токарного станка:

  1. Система управления — ручная или ЧПУ.
  2. Возможность установки одного или нескольких резцов.
  3. Габариты оборудования.
  4. Максимальный радиус обтачиваемой заготовки.
  5. Размер рабочего пространства.

При обработке детали она закрепляется в патроне вращающегося шпинделя. С помощью резцов, которые фиксируются в суппортах, происходит обработка заготовки. Оснастка снимает требуемый слой стали или нарезает резьбу.

Существует несколько разновидностей токарных станков. Они различаются по конструкции и функциональности:

  1. Винторезные — универсальные машины, используемые для создания конусов, цилиндров и разных видов нарезок.
  2. Револьверные — работают такие станки с калиброванным прутком. С помощью такого оборудования выполняют точение, сверление, развертку и зенкеровку.
  3. Карусельные — промышленные машины, с помощью которых обрабатывают крупные заготовки.
  4. Оборудование для продольного точения. С его помощью подвергаются точению, сверлению, зенкеровке и расточке заготовки из стали и меди.
  5. Универсальные станки для проведения токарных и фрезеровочных работ.
  6. Многошпиндельные — многофункциональное оборудование, которое позволяет выполнять несколько технологических операций одновременно.

В большинстве случаев универсальное оборудование считается менее точным в сравнении со специализированным. Из-за этого на больших предприятиях устанавливаются различные станки. Наиболее популярными считаются машины с системами ЧПУ. Связано это с их производительностью и точностью.

Техника безопасности

Приступая к работе нужно:

  • Убедится в правильности установки заготовки и надежности фиксации резца;
  • Проверить, что убраны все инструменты и посторонние вещи;
  • Одеть защитные очки и опустить защитное стекло.

Новый токарный станок по металлу

Во время работы:

  • Нельзя прикасаться к вращающимся деталям;
  • Снимать очки и убирать защитное стекло;
  • Останавливать шпиндель рукой.

После окончания работ нужно обязательно обесточить станок и дополнительное оборудование.

Правильный уход за станком

Уход за оборудованием не требует сложных приспособлений и операций. Достаточно взять за правило работать заточенным инструментом, убирать после работы стружку и пыль, проводить хотя бы раз в месяц смазку трущихся поверхностей и если это необходимо менять масло в коробке передач станка.

Источники

  • https://metalloy.ru/stanki/tokarnye/tipy-i-ustrojstvo
  • https://vseostankah.com/tokarnyj-stanok-po-metallu/ustrojstvo-opisanie-osnovnyh-uzlov-konstruktsiya-shemy.html
  • https://stanokcnc.ru/articles/universalnyy-tokarnyy-stanok-ustroystvo-kharakteristika/
  • https://lesoteka.com/instrument-i-oborudovanie/tokarnyj-stanok-po-derevu
  • https://DrevoGid.com/instrumenty/stanki/tokarnyj.html
  • https://VseOChpu.ru/tokarnyj-stanok-po-derevu/
  • https://metalloy.ru/stanki/tokarnye/ustrojstvo
  • https://stankiexpert.ru/stanki/tokarnye/ustroistvo-stanka-po-metallu.html
  • https://SamElectric.ru/promyshlennoe-2/remont-ustrojstvo-i-shema-tokarnogo-stanka.html
  • https://VseOChpu.ru/tokarnyj-stanok-po-metallu/

[свернуть]

Рейтинг автора
Автор статьи
Павел Ефремов
Написано статей
84
Как заточить стамеску под правильным углом в домашних условиях

Виды стамесок Стамески бывают следующих видов: прямые или ударные; полукруглые; косые; угольные; клюкарезы. Прямая стамеска…

Читать статью