Устройство токарного станка и фрезерного
станка: термины и виды работ

Токарно-винторезный станок: для чего нужен и как устроен

Токарно-винторезный станок предназначен для обработки тел вращения: валов, осей, втулок, фланцев, шкивов, переходников. Заготовка вращается, инструмент подаётся к ней и снимает стружку. Слово «винторезный» означает, что станок нарезает резьбу резцом за счёт жёсткой связи между вращением шпинделя и подачей суппорта.

Принцип работы укладывается в два движения. Главное это вращение шпинделя с заготовкой, оно снимает основную мощность. Движение подачи это перемещение резца вдоль или поперёк оси: путь инструмента за один оборот шпинделя, в мм на оборот.

Назначение станка шире, чем кажется: кроме точения он делает расточку, подрезку торцов, отрезку, сверление по оси, накатку, фаски, конусы и канавки. Для единичной детали это самый быстрый путь, программа не нужна.

Устройство токарного станка: бабки, патрон, суппорт, фартук, гитара, лимб

Разберём устройство токарного винторезного станка по узлам: это те слова, которые чаще всего звучат в переписке о детали.

Передняя бабка это узел, где живёт шпиндель; через его сквозное отверстие пропускают пруток, поэтому диаметр отверстия ограничивает работу из прутка. Задняя бабка это вторая опора: в её пиноль ставят центр или сверло, чтобы сверлить по оси. Если длина детали больше трёх-четырёх диаметров, работа без задней бабки даст бочку или конус.

Суппорт это каретка с поперечными салазками и поворотной резцовой частью; поворот нужен, когда точат конус. Электронная гитара это замена набору шестерён: шаг подачи и резьбы задаётся с пульта. УЦИ, устройство цифровой индикации, показывает координаты суппорта на экране вместо лимбов, но станком с ЧПУ станок от этого не становится.

Высота кулачков токарного патрона это высота ступеньки, которой кулачок берёт деталь; обратные кулачки позволяют зажать больший диаметр. Реверс это смена направления вращения шпинделя, без него не нарезать левую резьбу и не вывести метчик.

Что такое РМЦ и как понять, влезет ли деталь

РМЦ токарного станка это расстояние между центрами: наибольшая длина заготовки, которую можно установить между шпинделем и задней бабкой. Второй ключевой параметр это максимальный диаметр обработки над станиной и над суппортом. Над суппортом он всегда меньше, потому что каретка занимает часть пространства.

Как прикинуть, влезет ли деталь, до звонка в цех:

• сравнить наибольший диаметр детали с диаметром над суппортом, а не над станиной;
• к габаритной длине добавить запас на зажим в патроне и на центр;
• при работе из прутка смотреть диаметр сквозного отверстия шпинделя;
• тонкую и длинную деталь считать сразу с люнетом, иначе её выгнет.

Конкретные значения РМЦ, диаметров и ходов зависят от модели станка и оснастки: у нас работают токарные HAAS ST-10 и DMG CTX 310, обрабатывающий центр HAAS VM3 и станки PUMA. Пришлите чертёж или эскиз с габаритами: если деталь крупнее нашего парка, мы скажем это сразу.

Квалитет и шероховатость простыми словами

Квалитет в токарном деле это ступень точности размера по системе допусков, обозначается буквами IT и номером: IT6, IT7, IT8. Чем меньше номер, тем уже поле допуска и дороже деталь. Квалитет задаёт не размер, а ширину коридора, в который размер обязан попасть; для одного квалитета допуск на диаметре 20 мм и 200 мм разный.

Шероховатость это микронеровности поверхности, параметр Ra в микрометрах. С квалитетом связана косвенно: тесный допуск на грубой поверхности не получить, а чистую поверхность при широком допуске получить можно. Это два разных требования чертежа.

Типичная ошибка заказчика: ставить жёсткий квалитет на все размеры «чтобы наверняка». Это умножает стоимость. Нам нужнее знать, какие две-три поверхности сопрягаются. Финишные операции свои: хонингование и притирка в цехе.

Режущий инструмент: резцы, державки, СМП

Державка токарная это корпус инструмента, который зажимается в резцедержателе и несёт режущую часть. СМП это сменная многогранная пластина: твердосплавная пластина в державке, которая меняется, когда затупилась, вместо перезаточки цельного резца.

Как выбирают пластину для токарной обработки металлов:

• по форме: ромбическая под контурное точение, квадратная и треугольная под черновые проходы, круглая под копировальные;
• по радиусу при вершине: больший радиус даёт поверхность чище, но сильнее отжимает тонкую деталь;
• по геометрии стружколома: черновой, получистовой или чистовой проход;
• по группе материала: сталь, нержавейка, чугун и цветные сплавы требуют разных сплавов и покрытий;
• по жёсткости системы: на длинном вылете берут острую геометрию с малым усилием резания.

Подробный разбор инструмента вынесен отдельно, здесь достаточно логики. Если нужны токарные работы по готовому чертежу, выбор пластины это наша зона ответственности: заказчику достаточно указать материал, термообработку и требования к поверхности.

Скорость резания, подача и глубина: от чего зависят

Скорость резания при токарной обработке это скорость, с которой поверхность проходит мимо режущей кромки, в метрах в минуту. Она связана с оборотами через диаметр: на одном числе оборотов у диаметра 20 мм и 200 мм она отличается в десять раз. Поэтому при подрезке торца на универсале поверхность у центра хуже, чем по краю.

Три параметра режима работают вместе:

• скорость резания отвечает за стойкость инструмента и качество поверхности;
• подача, мм на оборот, отвечает за производительность и во многом за шероховатость;
• глубина резания, мм на сторону, задаёт съём за проход и нагрузку на станок и деталь.

Конкретные значения режимов мы таблицей не публикуем: они зависят от марки стали, состояния заготовки, жёсткости закрепления, вылета инструмента и станка. Режимы назначает технолог под задачу: значения назначаем по документации на деталь.

Виды работ на токарном станке: точение, расточка, резьба, отрезка, накатка

Виды обработки, которые применяются на токарном станке, перечисляются коротко, но за каждым стоит своя оснастка.

• Наружное точение: цилиндры, ступени вала, конусы, галтели, фаски.
• Подрезка торца: плоскость, перпендикулярная оси.
• Расточка: доведение отверстия до нужного диаметра и допуска.
• Сверление, зенкерование и развёртывание по оси из задней бабки.
• Нарезание резьбы резцом, метчиком или плашкой.
• Отрезка и канавки под стопорные кольца и уплотнения.
• Накатка рифления, обработка фасонных поверхностей по копиру.

Расточное устройство это оснастка для отверстий: расточная оправка с резцом или расточная головка. Для отверстий с жёсткой координатной привязкой применяют координатно-расточные станки, в том числе двухстоечные: они точно позиционируют стол по координатам и дают межцентровые расстояния лучше обычного фрезерного. Карусельный станок это токарный станок с вертикальной осью и планшайбой, он берёт короткие детали большого диаметра. Мобильный токарный станок для проточки валов обрабатывает вал на месте, не разбирая узел.

Если ваша задача упирается в отверстия, см. расточные работы, если в резьбу, то нарезку резьбы.

Фрезерный станок: устройство и виды работ

Из чего состоит фрезерный станок: станина, шпиндельная бабка с инструментом, стол для заготовки, механизмы подач по осям, охлаждение. Принцип работы фрезерного станка обратный токарному: вращается инструмент, а заготовка закреплена на столе и ходит по координатам. Фрезерование это процесс снятия металла вращающейся многозубой фрезой, где каждый зуб работает прерывисто.

Фрезерование кратко: способ обработки резанием, которым получают плоскости, уступы, пазы, карманы и контуры. Фрезеровка или фрезерование как правильно: «фрезерование» термин из технологии, «фрезеровка» разговорная форма. По конструкции станки делят на вертикальные, горизонтальные и универсальные, по управлению на универсальные и с ЧПУ.

Виды работ на фрезерном станке:

• плоскости и торцы, в том числе торцевой фрезой за один проход;
• уступы, пазы, шпоночные канавки;
• контур корпусных деталей и плит, карманы и окна;
• сверление, зенкование и резьба метчиком в патроне;
• гравировка и мелкий рельеф, то есть фрезеровка гравером;
• обработка кромки листовых деталей, если объём не оправдывает лазер.

Виды брака при фрезеровании сводятся к четырём причинам: слабое закрепление и увод детали, биение или затупление фрезы, неверные режимы с вибрацией и дроблением, температурная поводка тонкостенной детали. Тонкостенные детали проговариваем отдельно: их ведёт после снятия припуска.

Химическое фрезерование это не резание, а травление металла по защищённому рисунку; к механическому фрезерованию отношения не имеет, у нас такой обработки нет. Наши возможности в разделе фрезеровка.

ЧПУ против универсального станка

Станок с числовым программным управлением отрабатывает программу, универсальный отрабатывает руки токаря. Отсюда всё остальное: сроки, стоимость подготовки, повторяемость, разумный размер партии.

• Одна-две детали по эскизу: быстрее на универсале, подготовка минимальна.
• Сложный контур, радиусы, наклонные поверхности: только ЧПУ, вручную профиль не выдержать.
• Партия от нескольких десятков штук: выигрывает ЧПУ, время на программу размазывается по партии.
• Крупносерийные работы на станках с ЧПУ: считают ещё стойкость инструмента и схему зажима.
• Ремонтная деталь по образцу: универсал плюс обмер, ЧПУ при сложной геометрии.

Токарь на станках с числовым программным управлением и токарь-универсал это разные квалификации. Для заказчика правильный вопрос не «есть ли у вас ЧПУ», а «что дешевле для моей партии». Мы считаем оба варианта, в том числе когда выгоднее универсал.

Чем точение отличается от фрезерования: таблица

Чем принципиально отличается метод точения от метода фрезерования: тем, что вращается. При точении вращается деталь, при фрезеровании инструмент. Отсюда разница в форме детали, характере резания и типичных проблемах.

На практике токарка и фрезеровка идут в связке: вал точат, а шпоночный паз фрезеруют; корпус фрезеруют, а посадочные отверстия растачивают. Такие детали удобнее заказывать как токарные и фрезерные работы одним комплектом, чтобы не возить заготовку между площадками и не терять базу.

Полигональное точение, высокоскоростная обработка и другие спецрежимы

Полигональное точение это способ получить многогранник, например квадрат или шестигранник на валу, за счёт согласованного вращения детали и инструментальной головки в заданном соотношении оборотов. Метод требует приводного инструмента и отдельной опции управления, поэтому применяется не на каждом станке.

Высокоскоростная обработка и высокоскоростное фрезерование это режим с повышенными оборотами и подачами при малой глубине резания: тепло уходит со стружкой, деталь меньше ведёт, поверхность чище. Режим требователен к балансировке инструмента и жёсткости.

К прочим технологиям обработки металлов с помощью станков относятся шлифование, хонингование, притирка и электроэрозия, а также обработка металлов давлением: гибка, вытяжка, прокатка, штамповка. Давлением стружку не снимают, форму меняют пластически, припуски там считают иначе. Своими силами мы делаем хонингование, притирку, гибку и лазерный раскрой, термообработку, ТВЧ, цементацию, хромирование, цинкование, наплавку твёрдым сплавом, балансировку, обкатку и опрессовку с протоколом.

Какие станки стоят у нас и что это даёт заказчику

Парк цеха закрывает и токарную, и фрезерную группу.

• HAAS ST-10, токарный с ЧПУ: тела вращения в мелкой и средней серии.
• DMG CTX 310, токарный с ЧПУ: точные посадочные поверхности.
• PUMA, токарный с ЧПУ: поток по валам и втулкам.
• HAAS VM3, вертикальный обрабатывающий центр: корпуса, плиты, пазы, координатные отверстия.

Точные ходы по осям, максимальные диаметр и длина обработки, диаметр отверстия шпинделя и паспортная точность позиционирования по каждой модели: делаем сами либо через проверенную кооперацию, говорим об этом на расчёте. Из чужих каталогов мы их не переписываем: у одной модели бывают разные исполнения и оснастка.

Что это даёт практически. Токарная и фрезерная группа стоят в одном цехе, деталь не ездит между подрядчиками. Термообработка, ТВЧ, цементация и хромирование тоже свои, маршрут «точить, закалить, хромировать» собирается внутри. Производство в Набережных Челнах, детали отправляем по России. Примеры в разделе работы.

Цена считается по чертежу или образцу: одинаковые на вид детали с разными допусками и материалом отличаются в разы, прайса «за деталь» не существует. Для расчёта нужны чертёж или эскиз с размерами, марка материала, количество, требования к термообработке и покрытию, срок. Заготовку берём на себя либо работаем с вашим металлом.

Вопросы и ответы