Токарные станки

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Филиал  Государственного образовательного учреждения высшего  профессионального  образования

КРАСНОЯРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.П. Астафьева в  г. Железногорске 
 

Факультет Информатики и  технологии

Специальность 050502 «Технология  и предпринимательство» 
 
 

Реферат на тему:

«Токарные станки» 
 
 

Выполнил: студент 3 курса

Лариошкин Дмитрий Николаевич

Проверил: _______________________

__________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 

ЖЕЛЕЗНОГОРСК

2012 

       Содержание  

       История токарного станка ___________________________________________________ 3 

       Общие сведения ___________________________________________________________ 7 

1. Виды токарных станков __________________________________________________ 8

1. Токарно-винторезный  станок ___________________________________________ 8

2. Токарно-карусельный станок ___________________________________________ 8

3. Лоботокарный  станок _________________________________________________ 9

4. Токарно-револьверный станок __________________________________________ 9

5. Автомат продольного  точения __________________________________________ 9

6. Многошпиндельный  токарный автомат __________________________________ 10

2. Техника безопасности при работе на токарном станке ________________________ 14

3. Режущие инструменты ___________________________________________________ 15

4. Обработка деталей на токарных станках____________________________________ 16

5. Обработка цилиндрических и торцовых поверхностей________________________ 17

6. Сверление и расточка отверстий ___________________________________________ 18

7. Обработка конических отверстий __________________________________________ 19

8. Нарезание резьбы на токарных станках _____________________________________20

9. Ознакомление с работой станков с ЧПУ_____________________________________ 22

Литература ________________________________________________________________ 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       История токарного станка 

       История относит изобретение токарного  станка к 650 гг. до н. э. Станок представлял  собой два установленных центра, между которыми зажималась заготовка  из дерева, кости или рога. Раб  или подмастерье вращал заготовку (один или несколько оборотов в одну сторону, затем в другую). Мастер держал резец в руках и, прижимая его в нужном месте к заготовке, снимал стружку, придавая заготовке требуемую форму.

         Позднее для приведения заготовки  в движение применяли лук со  слабо натянутой (провисающей)  тетивой. Тетиву оборачивали вокруг  цилиндрической части заготовки  так, чтобы она образовала петлю  вокруг заготовки. При движении  лука то в одну, то в другую  сторону, аналогично движению  пилы при распиливании бревна, заготовка делала несколько оборотов  вокруг своей оси сначала в  одну, а затем в другую сторону.

         В 14-15 веках были распространены токарные станки с ножным приводом. Ножной привод состоял из очепа - упругой жерди, консольно закрепленной над станком. К концу жерди крепилась бечевка, которая была обернута на один оборот вокруг заготовки и нижним концом крепилась к педали. При нажатии на педаль бечевка натягивалась, заставляя заготовку сделать один - два оборота, а жердь - согнуться. При отпускании педали жердь выпрямлялась, тянула вверх бечевку, и заготовка делала те же обороты в другую сторону.

         Примерно к 1430 г. вместо очепа  стали применять механизм, включающий  педаль, шатун и кривошип, получив,  таким образом, привод, аналогичный  распространенному в 20 веке ножному приводу швейной машинки. С этого времени заготовка на токарном станке получила вместо колебательного движения вращение в одну сторону в течение всего процесса точения.

         В 1500 г. токарный станок уже  имел стальные центры и люнет,  который мог быть укреплен  в любом месте между центрами.

         На таких станках обрабатывали  довольно сложные детали, представляющие  собой тела вращения, - вплоть  до шара. Но привод существовавших  тогда станков был слишком  маломощным для обработки металла,  а усилия руки, держащей резец,  недостаточными, чтобы снимать большую  стружку с заготовки.

         В результате обработка металла  оказывалась малоэффективной. Необходимо  было заменить руку рабочего  специальным механизмом, а мускульную  силу, приводящую станок в движение, более мощным двигателем.

         Появление водяного колеса привело  к повышению производительности  труда, оказав при этом мощное  революционизирующее действие на  развитие техники. А с середины  14 в. водяные приводы стали распространяться в металлообработке.

       В середине 16 века Жак Бессон изобрел токарный станок для нарезки цилиндрических и конических винтов.

       В 17 в. появились токарные станки, в которых обрабатываемое изделие приводилось в движение уже не мускульной силой токаря, а с помощью водяного колеса, но резец, как и раньше, держал в руке токарь. В начале 18 в. токарные станки все чаще использовали для резания металлов, а не дерева, и поэтому проблема жесткого крепления резца и перемещения его вдоль обрабатываемой поверхности стола весьма актуальной. И вот впервые проблема самоходного суппорта была успешно решена в копировальном станке А.К.Нартова в 1712 г. Он изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес.

       К идее механизированного передвижения резца изобретатели шли долго. Впервые эта проблема особенно остро встала при решении таких технических задач, как нарезание резьбы, нанесение сложных узоров на предметы роскоши, изготовление зубчатых колес и т.д. Для получения резьбы на валу, например, сначала производили разметку, для чего на вал навивали бумажную ленту нужной ширины, по краям которой наносили контур будущей резьбы. После разметки резьбу опиливали напильником вручную. Не говоря уже о трудоемкости такого процесса, получить удовлетворительное качество резьбы таким способом весьма трудно.

       А Нартов не только решил задачу механизации  этой операции, но в 1718- 1729 гг. сам усовершенствовал 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. Правда, поперечной подачи еще не было, вместо нее было введено  качание системы "копир-заготовка". Поэтому работы над созданием  суппорта продолжались.

       Более совершенную конструкцию суппорта, близкую к современной, создал английский станкостроитель Модсли, но А.К. Нартов остается первым, кто нашел путь к решению этой задачи.

       Вторая  половина 18 в. в станкостроении ознаменовалась резким увеличением сферы применения металлорежущих станков и поисками удовлетворительной схемы универсального токарного станка, который мог бы использоваться в различных целях.

         В 1751 г. Ж. Вокансон во Франции  построил станок, который по своим  техническим данным уже походил  на универсальный. Он был выполнен  из металла, имел мощную станину,  два металлических центра, две  направляющие V- образной формы, медный  суппорт, обеспечивающий механизированное  перемещение инструмента в продольном  и поперечном направлениях. В  то же время в этом станке  отсутствовала система зажима  заготовки в патроне, хотя это  устройство существовало в других  конструкциях станков. Здесь предусматривалось  крепление заготовки только в  центрах. Расстояние между центрами  можно было менять в пределах 10 см. Поэтому обрабатывать на  станке можно было лишь детали  примерно одинаковой длины.

         В 1778 г. англичанин Рамедон  разработал два типа станков  для нарезания резьб. В одном  станке вдоль вращаемой заготовки  по параллельным направляющим  передвигался алмазный режущий  инструмент, скорость перемещения  которого задавалась вращением  эталонного винта. Сменные шестерни  позволяли получать резьбы с  разным шагом. Второй станок  давал возможность изготавливать  резьбу с различным шагом на  детали большей длины, чем длина  эталона. Резец продвигался вдоль  заготовки с помощью струны, накручивавшейся  на центральную шпонку.

         В 1795 г. французский механик  Сено изготовил специализированный  токарный станок для нарезки  винтов. Конструктор предусмотрел  сменные шестерни, большой ходовой  винт, простой механизированный  суппорт. Станок был лишен каких-либо  украшений, которыми любили украшать  свои изделия мастера прежде.

         Накопленный опыт позволил к  концу 18 века создать универсальный токарный станок, ставший основой машиностроения. Его автором стал Генри Модсли. В 1794 г. он создал конструкцию суппорта, довольно несовершенную. В 1798 г., основав собственную мастерскую по производству станков, он значительно улучшил суппорт, что позволило создать вариант универсального токарного станка.

       В 1800 г. Модсли усовершенствовал этот станок, а затем создал и третий вариант, содержавший все элементы, которые  имеют токарно-винторезные станки сегодня. При этом существенно то, что Модсли понял необходимость  унификации некоторых видов деталей  и первым стал внедрять стандартизацию резьб на винтах и гайках. Он начал  выпускать наборы метчиков и плашек для нарезки резьб.

         Одним из учеников и продолжателей  дела Модсли был Р. Робертс.  Он улучшил токарный станок  тем, что расположил ходовой  винт перед станиной, добавил  зубчатый перебор, ручки управления  вынес на переднюю панель станка, что сделало более удобным  управление станком. Этот станок  работал до 1909 г.

         Другой бывший сотрудник Модсли - Д. Клемент создал лоботокарный  станок для обработки деталей  большого диаметра. Он учел, что  при постоянной скорости вращения  детали и постоянной скорости  подачи по мере движения резца  от периферии к центру скорость  резания будет падать, и создал  систему увеличения скорости.

         В 1835 г. Д. Витворт изобрел  автоматическую подачу в поперечном  направлении, которая была связана  с механизмом продольной подачи. Этим было завершено принципиальное  совершенствование токарного оборудования.

         Следующий этап - автоматизация токарных  станков. Здесь пальма первенства  принадлежала американцам. В США  развитие техники обработки металлов  началось позднее, чем в Европе. Американские станки первой половины  19 в. значительно уступали станкам Модсли.

       Во  второй половине XIХ в. качество американских станков было уже достаточно высоким. Станки выпускались серийно, причем вводилась полная взаимозаменяемость деталей и блоков, выпускаемых  одной фирмой. При поломке детали достаточно было выписать с завода аналогичную и заменить сломанную  деталь на целую без всякой подгонки.

         Во второй половине 19 в. были введены элементы, обеспечивающие полную механизацию обработки - блок автоматической подачи по обеим координатам, совершенную систему крепления резца и детали. Режимы резания и подач изменялись быстро и без значительных усилий. В токарных станках имелись элементы автоматики - автоматический останов станка при достижении определенного размера, система автоматического регулирования скорости лобового точения и т.д.

         Однако основным достижением  американского станкостроения было  не развитие традиционного токарного  станка, а создание его модификации  - револьверного станка. В связи  с необходимостью изготовления  нового стрелкового оружия (револьверов)  С. Фитч в 1845 г. разработал  и построил револьверный станок  с восемью режущими инструментами  в револьверной головке. Быстрота  смены инструмента резко повысила  производительность станка при  изготовлении серийной продукции.  Это был серьезный шаг к  созданию станков-автоматов.

         В деревообработке первые станки-автоматы  уже появились: в 1842 г. такой  автомат построил К. Випиль, а  в 1846 г. Т. Слоан. Первый универсальный токарный автомат изобрел в 1873г. Хр. Спенсер.

       Токарный  станок имеет весьма древнюю историю, причем с годами его конструкция  менялась очень незначительно. Приводя  во вращение кусок дерева, мастер с  помощью долота мог придать ему  самую причудливую цилиндрическую форму. Для этого он прижимал долото к быстро вращающемуся куску дерева, отделял от него круговую стружку  и постепенно давал заготовке  нужные очертания. В деталях своего устройства станки могли довольно значительно  отличаться друг от друга, но вплоть до конца 18 века все они имели одну принципиальную особенность: при обработке заготовка вращалась, а резец находился в руках мастера.

         Исключения из этого правила  были очень редкими, и их  ни в коем случае нельзя  считать типичными для этой  эпохи. Например, держатели для  резца получили распространение  в копировальных станках. С  помощью таких станков работник, не обладавший особыми навыками, мог изготовлять затейливые изделия  очень сложной формы. Для этого  пользовались бронзовой моделью,  имевшей вид изделия, но большего  размера (обычно 2:1). Нужное изображение  получали на заготовке следующим  образом.

         Станок оборудовался двумя суппортами, позволявшими вытачивать изделия  без участия руки работника:  в одном был закреплен копировальный  палец, в другом - резец. Неподвижный  копировальный палец имел вид  стержня, на заостренном конце  которого помешался маленький  ролик. К ролику копировального  пальца специальной пружиной  постоянно прижималась модель. Во  время работы станка она начинала  вращаться и в соответствии  с выступами и впадинами на  своей поверхности совершала  колебательные движения.

         Эти движения модели через  систему зубчатых колес передавались  вращающейся заготовке, которая  повторяла их. Заготовка находилась  в контакте с резцом, подобно  тому, как модель находилась в  контакте с копировальным пальцем.  В зависимости от рельефа модели  заготовка то приближалась к  резцу, то удалялась от него. При этом менялась и толщина  стружки. После многих проходов  резца по поверхности заготовки  возникал рельеф, аналогичный имевшемуся  на модели, но в меньшем масштабе.

         Копировальный станок был очень  сложным и дорогим инструментом.

         Приобрести его могли лишь  весьма состоятельные люди. В  первой половине 18 века, когда возникла мода на точеные изделия из дерева и кости, токарными работами занимались многие европейские монархи и титулованная знать. Для них большей частью и предназначались копировальные станки.

         Но широкого распространения  в токарном деле эти приспособления  не получили. Простой токарный  станок вполне удовлетворял всем  потребностям человека вплоть  до второй половины 18 века. Однако с середины столетия все чаще стала возникать необходимость обрабатывать с большой точностью массивные железные детали. Валы, винты различной величины, зубчатые колеса были первыми деталями машин, о механическом изготовлении которых встал вопрос тотчас же после их появления, так как они требовались в огромном количестве.

         Нарезка винтов долго оставалась  сложной технической задачей,  поскольку требовала высокой  точности и мастерства. Механики  давно задумывались над тем,  как упростить эту операцию.

       Модсли  основал собственную мастерскую и в 1798 году создал более совершенный  токарный станок. Этот станок стал важной вехой в развитии станкостроения, так как он впервые позволил автоматически  производить нарезку винтов любой  длины и любого шага.

         Слабым местом прежнего токарного  станка было то, что на нем  можно было нарезать только  короткие винты. Иначе и быть  не могло ведь там не было  суппорта, рука рабочего должна  была оставаться неподвижной, а двигалась сама заготовка вместе с шпинделем. В станке Модсли заготовка оставалась неподвижной, а двигался суппорт с закрепленным в нем резцом.

         Для того чтобы заставить суппорт  перемещаться на нижних салазках  вдоль станка, Модсли соединил  с помощью двух зубчатых колес  шпиндель передней бабки с  ходовым винтом суппорта. Вращающийся  винт вкручивался в гайку, которая  тянула за собой салазки суппорта  и заставляла их скользить  вдоль станины. Поскольку ходовой  винт вращался с той же скоростью,  что и шпиндель, то на заготовке  нарезалась резьба с тем же  шагом, что была на этом винте.  Для нарезки винтов с различным  шагом при станке имелся запас  ходовых винтов.

         Автоматическое нарезание винта  на станке происходило следующим  образом.

         Заготовку зажимали и обтачивали  до нужных размеров, не включая  механической подачи суппорта. После  этого соединяли ходовой винт  со шпинделем, и винтовая нарезка  осуществлялась за несколько  проходов резца. Обратный отход  суппорта каждый делался вручную  после отключения самоходной  подачи. Таким образом, ходовой  винт и суппорт полностью заменяли  руку рабочего. Мало того, они  позволяли нарезать резьбу гораздо  точнее и быстрее, чем на  прежних станках.

         В 1800 году Модсли внес замечательное  усовершенствование в свой станок  – взамен набора сменных ходовых  винтов он применил набор сменных  зубчатых колес, которые соединяли  шпиндель и ходовой винт (их  было 28 с числом зубьев от 15 до 50).

         На своем станке Модсли выполнял  нарезку резьб с такой изумительной  точностью и аккуратностью, что  это казалось современникам почти  чудом. Он, в частности, нарезал  регулировочные винт и гайку  для астрономического прибора,  который в течение долгого  времени считался непревзойденным  шедевром точности. Винт имел  пять футов длины и два дюйма  в диаметре с 50-ю витками  на каждый дюйм. Резьба была  такой мелкой, что ее невозможно  было рассмотреть невооруженным  глазом. В скором времени усовершенствованный  Модсли станок получил повсеместное  распространение и послужил образцом  для многих других металлорежущих  станков. 

       В 1817 году был создан строгальный станок с суппортом, позволивший быстро обрабатывать плоские поверхности. В 1818 году Уитни придумал фрезерный  станок. В 1839 году появился карусельный  станок и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Общие сведения 

     Токарный  станок — станок для обработки  резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения.

     На  токарных станках выполняют обточку  и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание  резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание  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.

     В состав токарной группы станков входят станки, выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т. д.

     Значительную  долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени  автоматизации и другим признакам. Станки предназначены главным образом  для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб и  обработки торцовых поверхностей деталей  типа тел вращения с помощью разнообразных  резцов, свёрел, зенкеров, развёрток, метчиков и плашек.

     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. Самый известный  токарный станок в советское время 16К20. 

1. Виды  токарных станков

     1.1 Токарно-винторезный станок 

Замер обрабатываемой на токарном станке детали                Сетчатое рифление на цилиндрической детали

 Токарно-винторезный станок предназначен для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ по чёрным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевой резьбы.

     Токарно-винторезные станки являются наиболее универсальными станками токарной группы и используются главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производства. Конструктивная компоновка станков практически однотипна. Основными узлами принятого в качестве примера станка 16К20 являются:

     -станина, на которой монтируются все механизмы станка;

     -передняя (шпиндельная) бабка, в которой размещаются коробка скоростей, шпиндель и другие элементы;

     -коробка подач, передающая с необходимым соотношением движение от шпинделя к суппорту (с помощью ходового винта при нарезании резьбы или ходового валика при обработке других поверхностей);

     -фартук, в котором преобразуется вращение винта или валика в поступательное движение суппорта с инструментом;

     -в пиноли задней бабки может быть установлен центр для поддержки обрабатываемой детали или стержневой инструмент (сверло, развертка и т. п.) для обработки центрального отверстия в детали, закрепленной в патроне;

     -суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи.

     Суппорт состоит из нижних салазок (каретки), перемещающихся по направляющим станины. По направляющим нижних салазок перемещаются в направлении, перпендикулярном к линии центров, поперечные салазки, на которых располагается резцовая каретка с резцедержателями. Резцовая каретка смонтирована на поворотной части, которую можно устанавливать под углом к линии центров станка.

     Основными параметрами станков являются наибольший диаметр обрабатываемой детали над станиной и наибольшее расстояние между центрами.

     Важным  размером станка является также наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над поперечными салазками суппорта.

     Токарно-винторезный  станок предназначен для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ по чёрным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб. 

     1.2 Токарно-карусельный станок

     Станки  предназначены для токарной обработки деталей больших габаритов. На этих станках можно выполнять: точение и растачивание цилиндрических и конических поверхностей, можно подрезать торцы, прорезать канавки. При оснащении станка дополнительными устройствами на них можно точить фасонные поверхности по копиру. Можно производить фрезерование, шлифование, и нарезание резьбы резцом.

     Основные  узлы.

     Стол. На нём находится планшайба, на которой крепится заготовка. Две стойки. Стойки соединяются порталом. По двум стойкам перемещается траверса. На траверсе находится два суппорта. Правый суппорт – револьверный суппорт. Он состоит из продольной каретки и ползуна (перемещающегося вертикально). На ползуне расположена револьверная головка. В отверстия револьверной головки устанавливается державки с инструментом. Револьверный суппорт используется при подрезании торцов при сверлении отверстий, иногда для обработки наружных поверхностей. Второй суппорт называется расточным суппортом. Он состоит из продольной каретки, на которой устанавливается поворотная часть, на которой есть ползун, на который устанавливается резцедержатель. Расточной суппорт используется при растачивании отверстий, прорезания внутренних канавок и при обработке конических поверхностей. На правой стойке расположен боковой суппорт. Он состоит из продольной каретки, ползуна и резцедержателя. Он предназначен для обработки наружных поверхностей.