Обработка заготовок на токарных станках: суть и основные операции

О чем речь? Обработка заготовок на токарных станках осуществляется с помощью режущих инструментов и вращательных движений. Раз за разом острие снимает слой металла или дерева, чтобы получить деталь нужных параметров.

Что учесть? Конечный результат обработки – совокупность операций, имеющих свои особенности а также требующих особых настроек токарных станков. Немаловажно соблюдение техники безопасности во время работ, чтобы не испортить деталь, не сломать резец и не получить травму.

Суть обработки заготовок на токарных станках

Человечество начало обрабатывать различные металлические и деревянные заготовки именно примитивными токарными инструментами. Таким образом обеспечивались нужные геометрические характеристики изделий с определенной точностью, а также возможность создания точных копий готовых деталей. 

С течением времени появились первые токарные станки, на основе которых теперь выпускается полноценное токарное оборудование.

Суть обработки осталась прежней. Из заготовок неправильной формы формируются цилиндрические изделия с заданными степенями точности и шероховатости (качества) поверхностей.

Для обработки деталей необходимы не только токарные станки, но также соответствующие инструменты и оснастки. Исходя из конкретных целей применяются всевозможные резцы, сверла, развертки. С их помощью с поверхности заготовки послойно снимается массив материала до достижения нужных форм и размеров.

В некоторых станках вращается не заготовка вокруг своей оси, а режущий инструмент вокруг этой заготовки. Однако вращение должно присутствовать всегда. Это неотъемлемый компонент любой токарной обработки. Помимо снятия слоев материала обрабатываемой детали на станке также можно:

• нарезать резьбу;
• высверливать, растачивать, развертывать и зенкеровать отверстия;
• отрезать часть детали и формировать торец с идеально обработанной поверхностью;
• вытачивать всевозможные канавки в заготовках.

Без токарного оборудования невозможно создавать такие детали, как:

• гайки;
• разного рода валы;
• втулки;
• шкивы;

• кольца;
• муфты;
• зубчатые колеса.

Во всех случаях необходимо обеспечивать заданное качество получаемых изделий. А именно, фактические размеры, точность взаимного расположения поверхностей, степень их шероховатости должны удовлетворять установленным требованиям и нормам. Последний параметр довольно часто имеет определяющее значение. От шероховатости зависит пригодность некоторых изделий в реальной эксплуатации.

Качество обработки контролируется с применением специальных измерительных инструментов. Для массового производства используют предельные калибры, а для мелкосерийного и штучного — высокоточные штангенциркули, микрометры и т. д.

Основные операции во время обработки заготовки на токарном станке

Как мы выяснили, на токарном оборудовании выполняется множество видов металлических и деревянных изделий. В промышленных масштабах изготавливают детали механизмов и машин (втулки, гайки, валы, фланцы, кольца и диски), элементы мебели и интерьера, игрушки, подсвечники, светильники и пр.

Далее подробно разберем ключевые операции, выполняемые на токарных станках, отдельно для деревянных и металлических заготовок.

Обработка наружных цилиндрических поверхностей

Заготовка обтачивается до придания ей формы правильного цилиндра, на котором затем вытачивают ступени нужной конфигурации.

Металлические изделия

Работа производится с применением проходных резцов как для черновой, так и для чистовой обработки. В первом случае деталь обрабатывается на высоких скоростях вращения со снятием значительной толщины массива. На этом этапе заготовке придается требуемый диаметр, сглаживаются все крупные неровности.

Во время чистового точения резцы снимают тонкий слой металла и окончательно обтачивают деталь. Здесь в свою очередь могут использовать оснастку трех типов: прямую, отогнутую, упорную. Резцы каждой разновидности устанавливаются с определенным углом:

• для прямой оснастки — 45,60 и 70 градусов;
• для отогнутой оснастки — 45 градусов;
• для упорной оснастки — 90 градусов.

Чем меньше установленный угол, тем быстрее можно вести обработку. Так, для чернового точения заданы пределы скорости 0,3-1,5 мм/об., для чистового точения допустимый диапазон скоростей составит 0,1-0,4 мм/об. Угол установки резца также напрямую влияет на стойкость этого резца.

При настройке скорости резания на максимальное значение необходимо позаботиться о достаточной жесткости всей системы. В общем случае это зависит от общей массы станка. Недостаточно жесткая конструкция будет провоцировать возникновение вибраций.

Деревянные изделия

Работа с деревом выглядит сравнительно более простой.

Чтобы привести деревянный брусок к цилиндрической форме, достаточно воспользоваться полукруглой стамеской. Шпиндель станка может вращаться со скоростью в пределах 1000-2000 об./мин в зависимости от начальной формы заготовки. На высоких оборотах можно обрабатывать заготовку, близкую к цилиндрической.

Прежде всего нужно опереться стержнем стамески об упор и пододвинуть резец к бруску до соприкосновения с поверхностью. Затем осуществляется медленный подъем рукоятки резца до тех пор, пока не начнется срезание ровной деревянной стружки.

Чистовая обработка ведется серединой режущей кромки стамески аналогичным образом.

Обработка торцов

В процессе этой работы заготовку подрезают до нужного размера и выравнивают торцевую поверхность.

Металлические изделия

Деталь обрабатывается проходным резцом отогнутого или упорного вида. В зависимости от стадии обработки установлены рекомендуемые режимы:

• Черновое резание: скорость подачи 0,3-0,7 мм/об., глубина обработки 2-5 мм.
• Чистовое резание: скорость подачи 0,1-0,3 мм/об., глубина обработки 0,7-1 мм.

Деревянные изделия

Крепление заготовки на планшайбе осуществляется без подпорки центром с обратной стороны. Упор фиксируется поперек станка. Затем деталь обрабатывается аналогично обработке цилиндрических поверхностей с плавной подачей резца к поверхности по направлению от центра к краям торца. 

Режущими инструментами могут быть полукруглые стамески и стамески-косяки. Первые используются при черновом точении, вторые — при чистовом. Шпиндель станка может вращаться на максимальной скорости.

Проточка канавок

Металлические изделия

Для создания канавок в заготовках из металла используют отрезные и прорезные режущие инструменты. В последнем случае допустимо применение прямых и отогнутых резцов соответственно слева и справа. Инструмент подается поперек станка вручную к нужному месту заготовки и затем ведется на поперечных салазках с помощью ручки перемещения.

Выбрав требуемую глубину на изделии, необходимо аккуратно вывезти инструмент обратно. Создание канавок шире 5 мм выполняется несколькими проходами. Последний (чистовой) цикл проходится с оставлением припуска 0,5-1 мм прежним резцом.

Режущие инструменты перед созданием канавок требуют точного центрирования. Отклонение даже на 0,1 мм может спровоцировать поломку резца либо оставит необработанный участок.

Деревянные изделия

Исходя из нужной формы канавки производится соответствующая обработка заготовок на токарных станках. Кратко операцию можно описать следующим образом. Используют стамеску-косяк, двуглавый резак или штихель. Режущую кромку инструмента плавно погружают в массив дерева до образования тонкой стружки.

Работа с отверстиями

Металлические изделия

Сверление производится сверлами различной конфигурации, которые фиксируются в сверлильном патроне. Отверстие проделывается возвратно-поступательными движениями. При глубине вытачивания, значительно превышающей диаметр, сверло необходимо периодически выводить из материала для очистки полости от стружки.

Стальные и алюминиевые изделия высверливаются с применением СОЖ, уменьшающих трение. Инструмент подается со скоростью, определяемой конкретным металлом. Так, для отверстий диаметром 5-30 мм: подача 0,1-0,3 мм/об. для стали; подача 0,2-0,6 мм/об. для чугуна.

Зенкерование. Сначала проводится черновая (предварительная) обработка, затем — чистовая. В зависимости от этого применяют соответствующие зенкеры. Инструмент подается с той же скоростью, как и при сверлении. Исключением является зенкерование металлов высокой прочности. Для этого требуется оснастка из твердых сплавов. Скорость обработки в этом случае должна быть ниже на 20-30 %.

Развертывание. В процессе развертывания сглаживаются мелкие неровности, обеспечивается высокая точность размеров. Используются специальные развертки, которые подаются со скоростью:0,5-2 мм/об. для стали; 1-4 мм/об. для чугуна.

Растачивание. Данная операция выполняется для увеличения фактического диаметра отверстия до требуемой величины. Она необходима, когда размеров имеющихся стандартных сверл и зенкеров недостаточно. Отверстия растачиваются с применением специальных расточных резцов.

Допустимые скорости при черновой обработке: продольная подача: 0,08-0,2 мм/об.; общая скорость резания: 25 м/мин с применением инструментов из быстрорежущей стали и 50-100 мм/об. с применением твердосплавных инструментов.

Допустимые скорости при чистовой обработке:иподача: 0,05-0,1 мм/об.; общая скорость резания: 40-80 м/мин с применением резцов из быстрорежущей стали и 150-200 мм/об. с применением резцов из твердых сплавов.

Деревянные изделия

Сверление. Обрабатываются аналогично металлическим заготовкам. СОЖ при этом не применяются. Инструмент подается вручную.

Зенкерование выполняется по аналогии с металлическими заготовками.

Развертывание на деревянных изделиях не производится в силу отсутствия необходимости.

Растачивание. Отверстия сперва растачиваются  полукруглой стамеской, затем шлифуются крючком.

Выше приведены далеко не все возможные операции, которые выполняются на токарном оборудовании. Для производства сложных изделий требуется комбинировать разные действия на станках. Так производят, например, металлические валы, втулки, шайбы, болты, гайки, вилки и т. д. Готовые детали затем используются в машиностроении и в мелкосерийном производстве.

Из дерева на токарных станках создают ножки для мебели, ручки для дверей, деревянную посуду, игрушки, подсвечники, оконные наличники и т. п. Многие частные мастера используют в своей работе такое оборудование, чем значительно повышают свою производительность.

Часто задаваемые вопросы об обработке заготовок на токарных станках

Чем особенна обработка заготовок на токарных станках с ЧПУ?

Основная особенность работы на таком оборудовании заключается в высокой эффективности и точности готовых изделий. Можно создавать детали самых разных форм и размеров.

Перечислим некоторые другие особенности токарной обработке с применением ЧПУ:

• Заготовка вращается при неподвижном резце.
• Материал подается автоматически в соответствии с программой. Смена резцов также автоматизирована.

• Детали фиксируются в закрытых кожухах, чем обеспечивается защита оператора от стружки и охлаждающей жидкости.
• Улучшенная конструкция станка позволяет вращать заготовку с более высокими скоростями.
• Оборудование можно оснащать подвижными резцами для различных операций в соответствии с настройками профиля.

На токарных станках с ЧПУ можно создавать только изделия с цилиндрическим профилем.

Каковы основные правила работы на токарном оборудовании?

Перечисленные ниже требования необходимо соблюдать во избежание порчи детали или инструмента, а также получения травмы.

• Работать за станком можно только в специальной защитной форме, включающей в себя робу, очки, головной убор и закрытую обувь.
• Работа в перчатках строго запрещена.
• Резцы необходимо предварительно заточить, надежно закрепить и точно отцентрировать. Последнее требование относится прежде всего к обработке металлических изделий.

• Управлять стамесками следует, уверенно держа их обеими руками.
• В первую очередь заготовка подвергается черновой обработке. На этом этапе сглаживаются грубые неровности. Скорость должна быть не слишком высокой во избежание поломки оснастки.
• Уходя с рабочего места даже ненадолго, следует выключать токарный станок.
• Если подразумевается ручная подача, действовать нужно не спеша, правильно рассчитывая собственные силы.

С чего начать работу на станке?

Новичкам рекомендуется попрактиковаться на резервных заготовках, прежде чем обрабатывать реальную деталь. Такая тренировка позволит освоиться в особенностях оборудования и повысить производительность. Перечисленные выше советы также помогут начинающим токарям быстрее достигать хороших результатов и избегать серьезных ошибок.

Эти нюансы всегда нужно учитывать перед началом работы на станке, чтобы конечный результат точно соответствовал ожиданиям, а сам станок служил как можно дольше без поломок и неисправностей.