Виды токарной обработки: что делают на токарном станке

Токарная обработка — один из самых распространенных и важных процессов в промышленности и частных мастерских. Охватывает множество видов операций — точение, резьбонарезание, сверление, расточку. Требует использования специализированного оборудования, непосредственно, токарных станков, которые удаляют слои материала с заготовки путем резания. В результате получаются детали с точной и качественной поверхностью, которые находят применение в машиностроении, изготовлении медицинских инструментов и бытовых предметов.

Современные токарные станки имеют много функций и выполняют широкий спектр операций. Установки обеспечивают максимальную производительность, которую практически невозможно достичь, работая вручную, поэтому незаменимы в условиях массового производства. 

В этой статье рассмотрим основные виды токарной обработки, познакомимся с различными типами станков и узнаем, как правильно выбрать оборудование в зависимости от задач производства.

Точение

Точение — базовый вид обработки на токарном станке, при котором режущий инструмент снимает слой материала с вращающейся заготовки. Процесс направлен на получение цилиндрических или конических форм, требует высокой точности для достижения заданных размеров, позволяет получать детали с качественными поверхностями. Широко применяется в машиностроении и промышленных производствах. Детали, которые изготавливаются методом точения (валы, оси, втулки, шестерни) используются в автомобилестроении, станкостроении и в производстве бытовой техники.

Виды точения:

• Черновое точение. Первичная обработка заготовки. Предполагает быстрое удаление значительного количества материала для получения требуемой формы. Проводится на повышенных режимах скорости резания и подачи, чтобы сократить время обработки. Поверхность, получаемая после чернового точения, может иметь незначительные дефекты и шероховатость, поскольку основная задача — быстро удалить материал.

• Чистовое точение. Завершающий этап обработки. Выполняется для достижения заданных размеров и позволяет получать качественные поверхности. В отличие от чернового точения, проводится на более низкой скорости и требует меньших подач для снятия тонких слоев материала. Позволяет достичь высокой точности и гладкости, необходимых для деталей, которые имеют декоративное значение.

Источник: freepik.com

Резьбонарезание

Резьбонарезание — процесс, при котором на поверхности заготовки создаются спиральные канавки, формирующие резьбу. Используется для получения соединительных элементов: болтов, гаек, других деталей, которые вкручиваются друг в друга. В токарной обработке резьба может выполняться как на внешней стороне заготовки, так и на внутренней.

Метод широко применяется в машиностроении, строительстве, ремонте, везде, где нужны соединительные элементы с точным шагом и профилем. К примеру, резьбовые соединения встречаются в двигателях автомобилей, механизмах станков, бытовых приборах.

Типы резьбы:

• Наружная резьба. Нарезается на внешней стороне шпилек и болтов. Позволяет вкручивать деталь в соответствующие внутренние резьбовые элементы, обеспечивая прочное и надежное соединение. Используется там, где требуется надежная фиксация с возможностью многократного разъединения. Операция происходит на токарном станке резьбовым резцом. Специалист устанавливает угол резца и подачу таким образом, чтобы профиль соответствовал требуемому шагу. В процессе нарезания резец при каждом проходе углубляется в материал, прорезая витки и создавая наружную спиральную канавку. После завершения процесса резьба проверяется калибрами или резьбовыми шаблонами.

• Внутренняя резьба. Нарезается внутри отверстий, образуя резьбовую поверхность для закручивания болтов, винтов, других крепежных деталей. Выполняется с помощью специальных внутренних резцов. Процесс требует аккуратности, особенно на начальном этапе, чтобы витки получили правильный угол. Нарезка происходит постепенно, в несколько проходов. По завершению работы проверяются профиль, шаг и диаметр с помощью калибров. 

Особенности наружной и внутренней резьбы:

Сверление и расточка

Сверление — процесс создания нового отверстия заданного диаметра и глубины в заготовке с помощью вращающегося сверла. Используется для подготовки оснований под крепеж, соединительные элементы и подобные конструкции.

Расточка выполняется для увеличения диаметра уже существующего отверстия или для придания ему более точных размеров и формы. Помогает получать более качественное и гладкое основание, что особенно важно в тех случаях, когда деталь будет эксплуатироваться на подвижных механизмах, где требуется низкое трение и высокое качество поверхности.

Сверление и расточка находят применение в производстве корпусов, валов и других деталей, например, при сборке двигателей и других механических компонентов, где точность отверстий имеет решающее значение.

Подрезка и обтачивание торцов

Подрезка — процесс обработки торцевой поверхности детали для достижения нужной плоскостности, размеров и чистоты. Выполняется для формирования ровного торца заготовки, который служит базой для дальнейших операций. 

Обтачивание — обработка боковой или наружной поверхности торца заготовки для придания ей точной геометрии, подготовки поверхности под резьбу или посадку. 

Операции играют важную роль в производстве разной продукции на токарных станках. Их основные задачи:

• подготовка базовой поверхности;

• точная подгонка размеров;

• обеспечение плоскостности и чистоты;

• удаление неровностей.

Подрезка и обтачивание торцов актуальны в машиностроении, при производстве осей и валов, крепежных элементов и фитингов, в приборостроении и электрике. Подрезка выполняется с помощью плоского резца с широкой режущей кромкой, обтачивание требует применения специального расходника для работы с цилиндрическими поверхностями.

Канавки и проточки

Канавки и проточки выполняются для создания углублений и других сложных профилей на поверхности деталей. Используются для улучшения характеристик заготовок и в качестве посадочных мест для колец или других крепежных элементов. Способствуют снижению веса и повышению износостойкости. Незаменимы при производстве валов, осей, других элементов, входящих в состав подвижных узлов. Повышают функциональность деталей, добавляя возможности для сборки. 

Отрезные и канавочные резцы имеют узкое лезвие, позволяющее делать аккуратные и точные прорези. Скорость резания и подача настраиваются с учетом особенностей материала, так, чтобы исключить вибрацию и перегрев. Канавки и проточки на твердых заготовках выполняются на пониженной скорости. Обрабатываемая деталь надежно закрепляется в патроне, что исключает возможность биения. Резец устанавливается перпендикулярно оси вращения заготовки и на уровне центра заготовки. Отклонение от центра может привести к плохому качеству поверхности и увеличению износа инструмента. Подача резца осуществляется медленно и аккуратно. Нарезка начинается с легким нажатием, постепенно увеличивая глубину. Глубина канавок и проточек определяется чертежом. Резец плавно подводится к поверхности заготовки и постепенно обрабатывает материал. При необходимости выполняются несколько проходов. Если канавка глубокая, стружка может накапливаться и застревать. В этом случае резец на время выводят из канавки, чтобы удалить отходы. Для улучшения отвода стружки можно использовать СОЖ (смазочно-охлаждающую жидкость). После нарезки основного профиля канавки или проточки можно сделать финишный проход для улучшения качества поверхности и точного соблюдения размеров. Небольшие заусенцы, оставшиеся на готовой детали, удаляются с помощью мелкого резца или наждачной бумаги.

Токарно-фрезерные станки 

Токарно-фрезерные станки — универсальное оборудование, которое объединяет элементы токарного и фрезерного станков. Состоят из станины из чугуна или стали, суппорта с револьверной головкой для установки токарных резцов, шпинделя и патрона, фрезерной головки, ЧПУ, револьверной или автоматической системы смены инструментов. Предназначены для обработки деталей с плоскими, цилиндрическими, фигурными элементами. Выполняют комбинированные операции, создают заготовки сложных геометрических форм, включая фаски, скругления, пазы, шлицы, другие узлы, требующие вращательной и фрезерной обработки. Так как ЧПУ-системы обеспечивают высокую точность операций, незаменимы при серийном производстве и изготовлении деталей для сложных механизмов. Эффективно применяются в авиастроительной и аэрокосмической промышленности, автомобилестроении, энергетике, при производстве медицинского оборудования.

Преимущества токарно-фрезерных станков:

• универсальность: обрабатывают сложные детали на одном станке, объединяя токарные и фрезерные операции;

• высокая точность: оборудование с ЧПУ и автоматизированной системой позволяет сократить ошибки, которые могут возникнуть при переходе с одного станка на другой;

• эффективное использование пространства: объединяя два типа станков в одном, можно сэкономить производственное пространство, что особенно актуально для небольших предприятий.

Работы на токарно-фрезерном станке выполняются таким образом:

• Заготовка закрепляется в патроне, и, если требуется, задается нулевое положение.

• В автоматическом режиме благодаря ЧПУ-системе программируются инструменты для токарной и фрезерной обработки. 

• Вводится программа обработки, задаются глубина резания, скорость вращения и подачи.

• Выполняется поставленная задача: станок последовательно выполняет токарные и фрезерные операции.

• По окончании обработки готовая деталь проверяется на точность размеров и качество поверхности.

Токарно-винторезные станки (комбинированные) 

Токарно-винторезные станки подходят для выполнения разных задач в машиностроении. Находят широкое применение в ремонтном производстве, при изготовлении резьбовых соединений и восстановлении деталей. Незаменимы в металлообрабатывающих мастерских. Состоят из станины, передней и задней бабки, шпиндельного узла, суппорта, коробки передач, резцедержателя, ходового вала и винта, системы переключения шага резьбы. 

Выполняют такие операции:

• обтачивание цилиндрических и конических поверхностей;

• подрезка торцов;

• сверление, развертывание и зенкерование отверстий;

• нарезание внутренней и наружной резьбы;

• проточка канавок и фасок;

• расточка внутренних поверхностей;

• отрезка деталей.

Современные модели токарно-винторезных станков с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяют выполнять сложные операции по созданию профилей, включая фасонные и комбинированные поверхности.

Преимущества установок:

• выполняют токарные операции и нарезку резьбы;

• подходят для обработки разных типов заготовок;

• обрабатывают детали с высокой точностью;

• создают высококачественные соединительные и крепежные элементы;

• рассчитаны на работу с металлом, обладают прочной конструкцией;

• подходят для интенсивной эксплуатации в течение долгого времени.

Токарно-винторезный станок работает так:

• Заготовка закрепляется в патроне или с помощью центров, в зависимости от длины детали.

• Оператор выбирает нужные режимы резания, устанавливает резцы в резцедержатель, задает скорость вращения шпинделя и подачу.

• В зависимости от задачи выполняются продольные, поперечные или комбинированные перемещения суппорта, чтобы достичь нужной формы детали. Для нарезания резьбы устанавливается шаг ходового винта, чтобы обеспечить синхронное движение резца и заготовки.

• Во время обработки оператор следит за качеством обработки, корректирует подачу и параметры, при необходимости меняет инструмент.

• После завершения всех операций деталь проверяется на соответствие чертежам и допускам.

Универсальные токарные станки

Универсальные токарные станки подходят для обработки цилиндрических деталей с различными элементами, а также для выполнения резьбовых и сверлильных операций. Востребованы в мелкосерийном и единичном производстве, на ремонтных предприятиях и в мастерских. Состоят из станины, передней и задней бабки, шпинделя, суппорта, резцедержателя, коробки передач и скоростей, ходового винта. Характеризуются универсальностью применения, простотой эксплуатации и настройки, высокой точностью обработки, надежностью и долговечностью.

Основные задачи станка:

• обтачивание цилиндрических и конических поверхностей;

• подрезка торцов;

• сверление и зенкерование отверстий;

• нарезание наружной и внутренней резьбы;

• расточка отверстий.

Универсальные токарные станки работают по принципу резания, где заготовка вращается вокруг своей оси, а режущий инструмент (резец) перемещается вдоль или поперек заготовки, снимая слой материала для придания нужной формы. Работа выполняется в несколько этапов, в зависимости от типа операции и требований к обработке. Сначала заготовка фиксируется в шпиндельном патроне. Затем резец закрепляется в резцедержателе. Оператор устанавливает обороты, подачу резца и глубину резания. Параметры зависят от материала заготовки. После всех настроек шпиндель начинает вращать заготовку. Резец приводится в движение вручную или автоматически через коробку подач, контактирует с заготовкой и удаляет слой материала. После обработки измеряются размеры детали с помощью штангенциркуля или микрометра для проверки точности. Если необходимо, выполняются завершающие операции, такие как снятие фасок, обработка канавок или доводка поверхности.

Обрабатывающие центры с ЧПУ 

Обрабатывающие центры с числовым программным управлением (ЧПУ) выполняют фрезерование, сверление, расточку, нарезку резьбы, обработку канавок и фасок, полирование и шлифование. Обеспечивают высокую точность и полностью автоматизированный процесс. Состоят из станины, шпинделя, оси перемещения, системы ЧПУ, трансмиссии, механизма подачи, инструментальной и охлаждающей системы. Подходят для массового и серийного производства. Незаменимы при изготовлении высокоточных и сложных деталей, их ремонте и восстановлении. Отличаются повторяемостью и высокой точностью, универсальностью и многофункциональностью. Благодаря системе ЧПУ значительно снижается зависимость от человеческого фактора, ускоряются процессы настройки и обработки, что повышает производительность. Программирование обеспечивает быстрый переход от одной операции к другой, что снижает время на переналадку станка и ускоряет циклы.

Принцип работы обрабатывающих центров с ЧПУ:

• Подготовка и ввод программы. Программу для станка с ЧПУ создают с помощью специализированного ПО, например, CAD/CAM-систем, где разрабатывается модель будущей детали. Она включает в себя координаты, параметры движения и команды для инструментов, переводится в понятный станку формат, как правило, это набор G-кодов. Эти коды содержат команды для движения по оси, скорость вращения шпинделя и подачу.

• Установка заготовки и инструмента. Заготовку фиксируют на рабочем столе станка. В зависимости от типа оборудования и обработки используются разные крепления. На станке устанавливаются фрезы, сверла, другие инструменты, которые автоматически переключаются по ходу программы.

• Выполнение программы. Станок начинает обработку по заданной программе. Все движения управляются системой ЧПУ, которая точно позиционирует инструмент в пространстве, контролируя оси X, Y и Z, в некоторых станках добавляются дополнительные оси для более сложной обработки. Работа станка строго соответствует программе, что позволяет добиться высокой точности, вплоть до микронов.

• Контроль и корректировка в процессе работы. Современные обрабатывающие центры оснащены системами обратной связи и датчиками, которые контролируют температуру, вибрацию, нагрузку на инструмент и его износ. 

• Завершение обработки и контроль качества. После завершения обработки оператор может произвести контроль качества детали, используя измерительные инструменты или системы автоматической инспекции.

Токарная обработка имеет ряд преимуществ:

• Высокая точность. Токарные станки, особенно с числовым программным управлением (ЧПУ), работают максимально точно. Этот параметр крайне важен в производстве, где от отклонений может зависеть функциональность и долговечность деталей, особенно в таких отраслях, как машиностроение, авиационная и медицинская промышленности. ЧПУ-токарные станки работают с точностью до нескольких микронов, что позволяет минимизировать погрешности, исключить человеческий фактор и получить детали, соответствующие строгим требованиям чертежей. Кроме того, автоматизация процесса позволяет обеспечить стабильность и повторяемость: при производстве больших партий деталей каждая из них будет идентична предыдущей, поскольку соблюдаются допуски, также исключается брак.

• Экономия времени и снижение трудозатрат. Токарные центры, особенно с ЧПУ, значительно сокращают время на изготовление деталей благодаря автоматизированному процессу. Весь цикл обработки, от заготовки до готового изделия, происходит в несколько раз быстрее, чем при ручной работе, что делает токарное оборудование незаменимым в массовом производстве. ЧПУ-станки автоматически переключают инструменты и приспособления в процессе работы, что сокращает время на смену операций. 

• Возможность работы с разными материалами. Токарное оборудование подходит для обработки стали, алюминия, латуни, титана, акрила, поликарбоната, нейлона, а также композитов. Благодаря использованию специализированных инструментов и гибкой настройке параметров, станки качественно обрабатывают мягкие и твердые материалы, создавая самые разнообразные детали для промышленности и производства.  

• Широкий спектр операций. Токарные станки — это универсальное оборудование, которое выполняет точение, фрезерование, сверление, расточку, нарезку наружной и внутренней резьбы, шлифование и полирование. 

Понять, какой токарный станок подойдет для производственных задач, можно, опираясь на следующие ключевые параметры.

Тип обрабатываемого материала

Токарные станки могут работать с алюминием, сталью, медью, пластиком, деревом и композитами. Характеристики обрабатываемого материала диктуют требования к мощности двигателя и жесткости конструкции станка. 

• Токарный станок для обработки дерева. Для работы с деревом используются специализированные деревообрабатывающие токарные станки, которые, как правило, имеют менее жесткую конструкцию, чем аналоги для металлов, так как дерево обрабатывается легче. Модели обладают регулируемой скоростью шпинделя, позволяют подбирать оптимальные параметры для каждого типа древесины. В основном применяются ручные или полуавтоматические станки, хотя для сложных задач и высокоточных изделий могут применяться и ЧПУ-оборудование. 

• Токарный станок для обработки пластика. Используются универсальные модели для мягких материалов. Пластик легче обрабатывается, чем металл, поэтому не требуется высокая мощность. Обычно применяются станки со средней жесткостью. Так как пластик может плавиться от перегрева, оборудование должно иметь возможность регулировки скорости и систему охлаждения. Для стандартных задач подходят ручные или полуавтоматические токарные станки.

• Токарный станок для обработки металлов. Должен обладать высокой жесткостью и мощностью, выдерживать большие нагрузки и обеспечивать максимальную точность, иметь жесткую станину и эффективную систему охлаждения.

• Токарный станок для обработки композитов. Композитные материалы требуют специальных условий обработки, так как могут включать различные слои, например, углепластик, стеклопластик. При обработке композитов образуется мелкая пыль, поэтому важна система пылеудаления для сохранения чистоты и предотвращения загрязнения механизмов станка.

Размеры и сложность деталей

Максимальный диаметр и длина детали — ключевые параметры, указывающие на физические ограничения станка. Если планируется работа с крупными деталями, понадобится станок с большим межцентровым расстоянием и крупным диаметром обработки. Работа со сложными формами, например, резьбой, коническими или сферическими поверхностями, выполняется на многофункциональном универсальном оборудовании с точным управлением. Для этого также может понадобиться наличие числового программного управления.

Объемы производства

Для небольших объемов производства или единичных заказов подойдут настольные или универсальные токарные станки. Такие модели не требуют сложного программного обеспечения, а операторы могут быстро перенастраивать их для выполнения различных задач.

Со средними объемами легко справляется полуавтоматический станок, позволяющий быстрее производить серийные детали, чем ручные аналоги, и при этом не требует чрезмерных затрат на управление и обучение.

В случаях, когда необходимы высокие объемы серийного производства, оптимальны ЧПУ-станки, обеспечивающие стабильную, точную и автоматизированную обработку деталей. Такое оборудование минимизирует ошибки, сокращает время на переналадку и легко интегрируется в производственные линии.

Наличие числового программного управления (ЧПУ)

ЧПУ добавляет токарному станку большую гибкость и точность при обработке сложных деталей. Выбор моделей зависит от задач и объема производства.

• Сложные детали и высокие требования к точности: ЧПУ-станки подходят для обработки сложных форм и контуров, где важна высокая точность. Например, в производстве медицинского оборудования, авиации и автомобилестроении.

• Автоматизация производства: При больших объемах серийного производства ЧПУ-оборудование позволяет значительно ускорить процесс за счет программируемых циклов и функций автоматической смены инструмента.

• Экономия на рабочей силе: ЧПУ-станки снижают зависимость от квалификации оператора и уменьшают трудозатраты на переналадку.

Токарная обработка — один из ключевых процессов металло- и деревообработки, который позволяет создавать детали различной формы и размера, от простых цилиндрических заготовок до сложных профилей с резьбой, канавками и коническими поверхностями. С помощью токарного станка можно выполнить множество операций: от чернового точения и резки до высокоточной отделки и доводки деталей. Выбор типа обработки зависит от материала, сложности детали, объемов производства и требований к точности.

На маркетплейсе «Рывок» представлен большой выбор токарных станков известных российских и мировых брендов. В каталоге вы найдете подходящее оборудование в рамках для самых разнообразных задач.