Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.
Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам.
Применение на станках дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления радиальных отверстий и других видов обработки) значительно расширяет технологические возможности оборудования.
Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины.
Самые распространённые токарные станки в советское время — 1К62 и 16К20.
Содержание
История создания [ править | править код ]
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 13-го или 14-го века до нашей эры [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 известно 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] . Первые токарные станки Нартова хранятся в коллекции Эрмитажа, как шедевры инженерного искусства XVIII в [9] .
Первый полностью задокументированный токарный 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. Вполне вероятно, что Модсли не знал о работе Вокансона, поскольку в его первых версиях упора для скольжения было много ошибок, которых не было в токарном станке Вокансона.
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 19 и серединой 20 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.
Виды токарных станков [ править | править код ]
Доступны различные формы токарных станков в разных форматах и спецификациях. Есть деревообрабатывающие токарные станки, металлообрабатывающие станки и машины, используемые для декоративного точения, обработка стекла и алмазная обработка. Существуют легкие токарные станки, которые полезны для мягких работ, например, в мини-инструментальных комнатах или для практических применений или демонстраций. Существуют мощные токарные станки, используемые для массового производства на электростанциях, сталелитейных и бумажных фабриках, судостроительной и автомобильной промышленности, горнодобывающей промышленности, текстильной промышленности.
Общее описание токарно-винторезного станка
Токарно винторезный станок – оборудование, которое используется для обработки заготовок из металлов и других материалов точением (резанием). С помощью токарных станков осуществляют расточку и обточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование, развертывание отверстий и другие работы.
На Токарно винторезном станке простой принцип работы: заготовка, которая зажата в горизонтальном положении, начинает вращаться и резцом, который подвижен, снимается не нужный материал. Но для того чтобы осуществить этот принцип, нужен механизм, который состоит из большого количества точно пригнанных элементов. Токарные станки объединяют девять видов станков, которые отличаются по различным признакам: по конструктивной компоновке, по назначению, по степени автоматизации.
Использование на станках специальных дополнительных устройств (для фрезерования, для шлифования, для сверления радиальных отверстий) сильно расширяет технологическую функциональность оборудования.
Токарные станки, автоматы и полуавтоматы, делятся на вертикальные и горизонтальные, в зависимости от размещения шпинделя, который несет приспособление для установки заготовки детали, которая обрабатывается. Вертикальные станки в основном используются для обработки деталей крупных размеров и массы, но небольшой длины. Наиболее известные токарные станки во времена советского союза – 16К20 и 1К62. Токарный станок предназначен для обработки материалов резанием, для того чтобы получить детали в форме тел вращения. На сегодняшний день есть несколько основных видов токарных станков. Самая универсальная техника токарной группы – это токарно-винторезные станки, которые применяют в условиях мелкосерийного производства. А токарно-винторезные станки, в свою очередь, тоже разделяются на виды:
Устройство токарно винторезного станка
Токарно-винторезный станок имеет свое индивидуальное устройство. Основной корпус техники является неподвижным, а инструмент начинает свою работу, нажатием специальных головок. Деталь, которая получается в процессе обработки можно применять в таких операциях. Сейчас многие считают, что использование токарно- винторезного станка осуществляется не оптимально. Обработку материалов можно увеличить и проводить с большей эффективностью. Но элементом, получаемым производителями после работы, обычно довольны.
Токарно-винторезный станок – оси
Токарно-винторезный станок оси – это достаточно новое оборудование. Но, тем не менее, он уже успел завоевать популярность у специалистов промышленной сферы. Токарный станок оси, иначе называемый ОЗУ, объединяет в себе черты обычных токарных инструментов с пинолем стиля оси.
На токарном станке данного типа принцип работы достаточно простой и понятный даже тем людям, которые никогда не сталкивались с промышленностью. В момент, когда оборудование стыкуется с заготовкой, которую нужно обработать, то он начинает скользить по её поверхности. И поэтому процесс обработки становится быстрым, легким, ну и качественным.
Токарно-винторезный станок типа CNC
Данный станок в состоянии заменить старый вид оборудования. Мультишпиндель и другие инструменты станков CNC имеют ряд преимуществ: просты в установке и легки в эксплуатации. Такая техника в полном объеме отвечает тенденциям сегодняшней разработки рабочих мест.
Показатели токарно-винторезных станков CNC намного выше других существующих типов оборудования данного класса. Можно отметить, что организации, которые приобретают такие станки, решают свои проблемы с производительностью на все сто процентов. Токарно-винторезный станок с легкостью можно считать наиболее универсальным станком из всех существующих станков токарной группы. Он используется в условиях мелкосерийного и единичного производства разнообразных деталей. Сейчас за счет своей универсальности он пользуется большим спросом во многих организациях, которые работают в металлообрабатывающей промышленности.
Такую популярность обеспечивает большой спектр задач, которые он выполняет. Это и большая степень производительности, и надежность, и высокая точность обработки деталей. Наиболее известным токарно-винторезным станком в советском союзе был 16К20. Работа этого станка базируется на снятии стружки с заготовок продукции при точении, таким образом обрабатываются чаще всего тела вращения. Также к станкам токарной группый входят и токарно карусельные станки.
Токарные станки позволяют обрабатывать внутренние и наружные поверхности. Техника дает возможность обтачивать детали разнообразных форм (фасонных, конических, цилиндрических), выполнять сверление, растачивание, развертывание отверстий, подрезку торцов, накатку рифлений, нарезание резьбы и другие операции. Также возможность применения специального оборудования даст вам возможность выполнять и другую работу. К примеру, вы сможете осуществлять фрезерование, шлифование, нарезание зубьев и другие.
Токарно-винторезная техника, в первую очередь, предназначена для единичного и мелкосерийного производства. Но, если необходимо, его можно будет оборудовать дополнительными приспособлениями и устройствами, которые дадут возможность расшириться до серийного производства. В массовом производстве используются токарные и револьверные полуавтоматы и автоматы. Обслуживание автомата подразумевает периодическую наладку, подачу материала на станок и контроль обрабатываемых деталей.
В полуавтомате же движения, которые связаны со снятием и загрузкой заготовок, не автоматизированы. Автоматическое управление рабочим процессом таких токарно-винторезных станков выполняется благодаря распределительному валу, где установлены кулачки.
18. Назначение и устройство токарно- винторезного станка ТВ-6
В школьных мастерских применяются токарно-винторезные станки, которые предназначены для обработки тел вращения (валов, колец, дисков и др.), нарезания резьбы и сверления осевых отверстий.
В токарно-винторезном станке, как в любой другой технологической машине (сверлильном станке, токарном станке по дереву и др.), есть электродвигатель, передаточный механизм, рабочий орган (шпиндель) и система управления.
Рис. 61. Виды механических передач, применяемых в токарном станке: а — ременная; б — зубчатая; в — реечная
В передаточном механизме станка применяются механические передачи: ременная (рис. 61, а), зубчатая (рис. 61, б), реечная (рис. 61, в). Детали передач, которые передают движение, называются ведущими (шкив с диаметром D1 и зубчатое колесо с числом зубьев z1 на рис. 61). Детали, которые воспринимают это движение, называются ведомыми (шкив с диаметром D2 и шестерня с числом зубьев z2 на рис. 61).
Важной характеристикой механических передач является передаточное отношение и. Оно показывает отношение частоты вращения ведущей детали к частоте вращения ведомой. Для ременной передачи оно может быть вычислено по формуле: u = D1 / D2, а для зубчатой передачи – u = z1 / z2– Например, при числе зубьев ведущего колеса z1 = 40 и при числе зубьев ведомого колеса z2 = 20 получаем: u = 40 / 20 = 2.
На рис. 62 показан общий вид школьного токарно-вин- торезного станка ТВ-6, а на рис. 63 — его кинематическая схема. 
Рис. 62. Токарно-винторезный станок ТВ-6: 1,2- рукоятки переключения скоростей вращения ходового вала и ходового винта; 3 – рукоятка переключения гитарного механизма; 4, 5 — рукоятки переключения скоростей вращения шпинделя; 6 – рукоятка поперечной подачи суппорта; 7 — рукоятка закрепления резцедержателя; 8 – рукоятка перемещения верхних салазок; 9 — рукоятка крепления пиноли; 10 — рукоятка крепления задней бабки; 11 – маховик подачи пиноли; 12, 13 – рукоятки управления механической подачей; 14 — кнопка; 15 — маховик перемещения суппорта; 16 – кнопки включения и отключения электродвигателя
Основанием станка является станина, установленная на двух тумбах. В левой тумбе находится электродвигатель. На станине крепятся передняя бабка, задняя бабка и суппорт.
В передней бабке размещена коробка скоростей, которая осуществляет изменение частоты вращения ведомого вала. На шпинделе крепится приспособление для крепления заготовки (токарный патрон и др.).
Коробка подач — это механизм, позволяющий изменять скорость перемещения суппорта.
Суппорт предназначен для закрепления и перемещения режущего инструмента или заготовки. Суппорт содержит трое салазок и резцедержатель.
Продольные салазки (каретка) прикреплены к фартуку суппорта и двигаются по направляющим станины механически или вручную с помощью рукоятки 15 (рис. 62). Поперечные салазки перемещаются вручную рукояткой 6. Верхние салазки закреплены на поворотной плите и могут поворачиваться на угол до 40° (для точения конических поверхностей). Перемещаются верхние салазки вручную рукояткой 8. Для отсчета перемещений предусмотрены специальные устройства — лимбы.
Задняя бабка служит для поддержания конца длинных заготовок при помощи центра, а также для закрепления и подачи сверл и зенковок. Она может перемещаться по направляющим станины и закрепляться неподвижно рукояткой 10. В верхней части корпуса задней бабки находится пиноль, которую можно перемещать маховиком 11 и фиксировать рукояткой 9.
Точение деталей осуществляется за счет срезания резцом стружки с вращающейся заготовки. Вращательное движение заготовки называют главным. Главное движение обеспечивается за счет передачи движения по цепочке (рис. 63): двигатель — ременная передача — коробка скоростей — шпиндель с патроном и заготовкой.
Поступательное движение резца, которое обеспечивает непрерывность снятия слоя металла, называют движением подачи. Движение подачи обеспечивается цепочкой: двигатель — ременная передача — коробка скоростей — коробка подач – фартук суппорта – суппорт с резцом.
Рис. 63. Кинематическая схема токарно-винторезного станка ТВ-6: 1 – передняя бабка; 2 – суппорт; 3 – задняя бабка; 4 – фартук;
5 – коробка подач; 6 – электродвигатель; 7 – гитара
На предприятиях применяются более сложные токарно- винторезные станки. На таких станках закрепление заготовок, резцов, перемещение задней бабки выполняются механическим путем. В массовом производстве, где необходим изготавливать большое количество одинаковых деталей применяют токарные станки-автоматы, которые без участия человека по заданной программе выполняют подачу и закрепление заготовок, смену и закрепление инструмента, токарную обработку на необходимых режимах и др.
Токарные работы на предприятиях выполняют токари. Токарь — одна из наиболее распространенных рабочих профессий по обработке металла. Эта профессия подразделяется на несколько специальностей: токарь, токарь-карусельщик, токарь-револьверщик, токарь-расточник и др. Токарь должен знать устройство станков, основы черчения, назначение и правила применения различных инструментов и приспособлений, уметь пользоваться контрольно-измерительными приборами, разбираться в свойствах металлов и сплавов и др.
Ознакомление с устройством токарно-винторезного станка ТВ-6
1. Осмотрите токарно-винторезный станок и назовите его основные части.
2. Рассмотрите кинематическую схему токарно-винторезного станка ТВ-6 (рис.63) и разберитесь, каким образом передается от электродвигателя главное движение заготовке и движение подачи инструменту.
3. Изобразите в рабочей тетради кинематическую схему одной из частей станка (по указанию учителя).
О Токарно-винторезный станок, механические передачи (ременная, зубчатая, реечная), ведущее и ведомое звено передачи, передаточное отношение, станина, передняя бабка, коробка скоростей, коробка подач, суппорт, лимб, задняя бабка, главное движение, движение подачи, токарь.
1. Назовите виды механических передач.
2. Что такое ведущее звено передачи? Ведомое?
3. Что называется передаточным отношением механической передачи?
4. Укажите назначение токарно-винторезного станка и назовите операции, выполняемые на нем.
5. В чем сходство токарно-винторезного станка и токарного станка для обработки древесины?
6. Почему токарный станок относится к технологическим машинам?
7. Что такое главное движение и движение подачи?
Самородский П.С., Симоненко В.Д., Тищенко А.Т., Технология. Трудовое обучение: Учебник для учащихся 7 класса (вариант для мальчиков) общеобразовательной школы. / Под ред. В.Д. Симоненко.— М.: Вентана-Графф, 2003. — 192 е.: ил.
Календарно-тематическое планирование по технологии, задачи и ответы школьнику онлайн, курсы учителю по технологии скачать
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь – Образовательный форум.