Токарная обработка металла — специальные инструменты и станок ЧПУ

В данной статье мы подробно разберемся в различных способах металлообработки, не только в том, что такое токарная обработка металла, но и в различных иных методах изготовления конструкций и запчастей. После прочтения у вас появится полный спектр необходимых и точных знаний.

Сущность токарных работ по металлу

Сущность заключается в обработке металлических заготовок разной геометрической формы и фактуры с помощью станков и автоматического инструмента. Работа может производиться в условиях промышленного цеха или частной мастерской, так как большинство станков являются комплексными и универсальными установками.

В каких случаях нужны токарные работы

Токарная металлообработка необходима в следующих случаях:

• Изготовление конкретной запчасти с установленными размерами.
• Восстановление поврежденных конструкций и элементов.
• Изготовление полной номенклатуры запасных частей несложных машин и ручного инструмента.

Особенности процесса

Разберемся в последовательности действий при станочной обработке металлических заготовок.

Технология 

Заключается в использовании резцов, фрез, штихелей и прочего инструмента, способного разрезать структуру любого металла.

Основные принципы токарной обработки

Процесс осуществляется в следующей последовательности:

• Заготовка «заряжается» в станок.
• Программируется процесс, если станок оснащен ЧПУ.
• К заготовке подводятся резцы или иные инструменты.
• Осуществляется придание конкретной формы для заготовки.

Важно! 90% всех станков оснащены программным обеспечением, так как уровень промышленного производства требует соблюдения высокоточных параметров для каждого изделия.

Какие детали можно изготовить с помощью обработки на токарном станке

Возможно изготовление практически любой номенклатуры деталей, которые изготавливаются из металлического «цельника» без ковки:

• Валы.
• Гайки, болты и вся резьбовая номенклатура.
• Кронштейны.
• Шариковые и роликовые подшипники.

В общем все, что изготавливается без ковки. Но также существуют и токарно сварочные работы, когда станок с режущим инструментом совмещен со сварочным аппаратом.

Основной инструмент для работы на токарных станках

По виду инструмента станки подразделяются на следующие категории, которые будут описаны далее.

Виды станков для выполнения токарных работ по металлу

Токарные работы, это не только придание формы продолговатому металлическому валу, а более сложная производственная номенклатура операций с металлом.

Для примера в первых трех категориях будут перечислены станки по дереву.

Пилильные

На валу станка, который работает от электродвигателя установлен распиловочный диск или фреза. Через нее прогоняют заготовку и получают отпилы необходимого размера.

Строгальные

Между двух подвижных ножей прогоняется брусок, а на выходе получается оструганный элемент конструкции или самостоятельное изделие.

Сборочные

Две заготовки помещаются в пресс, где в одной из заготовок выдалбливается паз, а во второй ответная часть. После с помощью давящего калибра производится стыковка и сборка «впритирку»

Гнутарные

Используются для сгиба деревянной заготовки без нарушения ее целостности. Представляет собой совокупность прессов и установки подачи горячей воды под давлением к месту сгиба.

Следующая группа станков универсальна, так как применима для дерева и металла.

Шлифовальные

На валу электродвигателя закреплен абразивный круг, второе название станка – заточной. Данный станок имеет «ручную» разновидность в качестве переносной угловой шлифовальной машинки.

Фрезерные

Для пропила канавок в листовом металле и иных заготовках используется установка с закрепленной дисковой фрезой.

Сверлильные

На вал электродвигателя монтируется подающийся суппорт, в который крепится сверло. Сверла являются съемной частью станка, что позволяет выполнять отверстия различных диаметров.

Токарные

Сложное устройство с приводом от частотного двигателя. Продолговатая цилиндрическая болванка из металла вращается вокруг своей оси, а к ней подается режущий инструмент для изменения ее геометрии или нарезки резьбы. Токарная обработка стали выполняется для изготовления высокоточных запчастей и изделий, которые применяются как в частном и промышленном секторе, так и в медицине, авиастроении, робототехнике и пр.

Устройство и работа токарных станков

Токарной станок по металлу состоит из следующих элементов:

• Частотный электродвигатель.
• Кулачковая муфта для заготовки или планшайба.
• Суппорт с резцами на шарнирах.
• Электропроводка и цифровая система управления (ЧПУ).
• Прибор для освещения рабочего места.
• Аварийная система отключения и защиты.
• Набор калибров.

Какие операции можно выполнять на токарных станках

На станках такого типа выполняются следующие операции:

• Нарезка наружной и внутренней резьбы.
• Выемка круглого паза или ответной части паза – штуцера.
• Изменение геометрической формы цилиндра, например в конус.

Классификация резцов

Резцы изготавливаются из победита и подразделяются по применению:

• Нарезка наружной резьбы.
• Нарезка внутренней резьбы.
• Работа с поверхностью.

Режущий инструмент токарного станка

Является высокоточным калиброванным инструментом, который изготавливается из твердометаллических сплавов, способных «прорезать» сталь любой номенклатуры.

Важно! В настоящее время активно применяются резцы из титана и его сплавов.

Внедрение ЧПУ

Данное мероприятие позволяет выполнять работу по изготовлению запчастей с точностью до 1 микрон.

Как работает оборудование

Оборудование работает следующим образом:

• В планшайбу закрепляется цилиндр заготовки.
• Вращение задается от частотного электродвигателя.
• К заготовке подается резец.
• Работа выполняется автоматически.

Методы выполнения токарных работ

По методу технологический процесс подразделяется на следующие категории.

Обработка заготовки при межцентровом креплении

Заготовка крепится между планшайбой и направляющей «бабкой», таким образом она закрепляется с двух сторон. В бабке монтируется подвижный центратор, вращающийся вместе с заготовкой.

Выполнение декоративных элементов на токарном станке

Например, наверший и фигурных набалдашников из бронзы. Вся работа осуществляется в той последовательности, которая была описана выше в специальном разделе.

Вытачивание деталей с креплением в одном центре

Цилиндр зажимается в кулачковом зажиме со стороны электродвигателя. 

Важно! Таким образом изготавливаются снаряды на заводах оборонной промышленности.

Использование планшайбы

Позволяет обрабатывать заготовки большого диаметра, вплоть до 1 м. Все зависит от мощности и габаритов станка.

Проверка формы

Осуществляется посредством следующих инструментов и приспособлений:

• Кронциркуль.
• Штангенциркуль.
• Специальный калибр – используется при поточном производстве и представляет собой шаблон внешней поверхности.

Как предупредить возникновение брака при токарной обработке металла и устранить последствия ошибок

Далее разберемся с тем, как выявить брак готовых запчастей и изделий, изготовленных при станочной обработке металла.

Шероховатость полученной поверхности не отвечает требованиям, указанным в чертеже

Причиной могут стать следующие факторы:

• Неправильное соблюдение размеров.
• Программа в ЧПУ была задана неверно.
• К работе был допущен неквалифицированный работник.
• Резцы были изношены и не заменены вовремя.

Обточенная поверхность приобрела овальную форму

Это происходит в том случае, если обработка цилиндра по всей поверхности производилась разными резцами. В этом случае более новые или высокопрочные резцы применялись по краям. В процессе не производилась сверка наружного диаметра с калибром или эталонным шаблоном.

Обработанная поверхность получилась конической

Та же самая причина, что и в предыдущем разделе, но только разные резцы применялись с двух сторон – по центру и краю.

В результате была изготовлена деталь с неправильными габаритами

Причиной данного факта могут быть неправильное программирование ЧПУ и некомпетентная сверка с эталоном.

Часть поверхности не была обработана

При автоматическом режиме работы данное проявление в большинстве случае связано со сбоями в ЧПУ.

Виды и причины появления дефектов 

К основным видам дефектов относятся появление шероховатостей и выкрашивание. Причиной является неправильная прокалка металла, который используется в качестве заготовки. В общем все причины связаны непосредственно с браком заготовки.

Техника безопасности при токарной обработке металла

Обработка металла на токарном станке кроме автоматических систем отключения и датчиков контроля подразумевает и правила безопасности которые выполняются работниками:

• К токарной обработке привлекаются только обученные специалисты.
• От начала и до конца работник находится в СИЗ – полимерных перчатках, застегнутой спецодежде без свисающих концов, защитных очках.
• Наладка производится только на обесточенном станке.
• Заготовка осматривается только после полной остановки.
• Чтобы металл и окалина не перегревались к заготовке подается вода.

В данной статье были представлены все нюансы, сопровождающие металлообработку и токарные работы. После прочтение вы безошибочно сможете определить вид станка, который находится перед вами и будете иметь азы работы на них.