Урок 5.1РезатьГлава 5 · Механическая обработка

Токарная обработка (токарный станок)

Деталь вращается; одноточечный резец срезает материал

Токарная обработка даёт круглые детали: токарный станок (машина, вращающая заготовку) вращает пруток, а единственный острый резец скользит вдоль него и срезает материал. Деревянная бейсбольная бита, ножка стола и стальной вал внутри электродвигателя — всё это точёные детали. Это стандартный способ получить точный диаметр.

Фото: David English, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons

Токарная обработка · вид сбоку, 5 шаговЦифры в кружках соответствуют шагам ниже; пунктирный контур показывает поверхность прутка до этого прохода.

Токарная обработка (токарный станок) за минуту от MecMade

Как это работает

Зажмите деталь. Пруток зажат в патроне (вращающемся зажиме с кулачками) на передней бабке, то есть на моторном конце станка. Центр задней бабки (заострённая опора на дальнем конце) поддерживает длинные детали.
Раскрутите её. Шпиндель вращает деталь, обычно со скоростью от нескольких сотен до нескольких тысяч об/мин (оборотов в минуту). Малые диаметры и мягкие металлы вращают быстрее.
Задайте глубину резания. Резец подводится к оси на глубину резания (насколько глубоко он врезается), обычно 1–4 мм при черновой обработке и 0,1–0,5 мм при чистовом проходе.
Подайте резец вдоль. Суппорт (скользящий держатель инструмента) перемещает резец параллельно оси с подачей, обычно 0,05–0,5 мм на оборот.
Снимите стружку. Резец срезает наружный слой в стружку и оставляет меньший, идеально круглый диаметр. Тот же станок может также подрезать торец и нарезать канавки или резьбу. Он умеет растачивать (увеличивать отверстие изнутри) и отрезать (отделять готовую деталь).

Ключевые факты

Материалы: Почти все металлы (сталь, алюминий, латунь, титан), а также пластики и дерево
Типичные детали: Валы, штифты, втулки, шкивы, резьбовые фитинги, ручки
Размер детали: От деталей часов менее 1 мм в поперечнике до валков и валов длиной в несколько метров
Точность: Обычно ±0,01–0,05 мм по диаметрам; около ±0,005 мм при особой тщательности
Качество поверхности: Обычно Ra 0,8–3,2 мкм (Ra — средняя шероховатость; 1 мкм — тысячная доля миллиметра), с тонкими следами подачи
Подходящая партия: От единичных изделий до миллионов; автоматические токарные станки с прутковыми податчиками работают без присмотра при больших объёмах
Стоимость оснастки и оборудования: Пластины (сменные твердосплавные наконечники резцов) стоят несколько долларов каждая; станки стоят от нескольких тысяч долларов (ручные) до десятков и сотен тысяч (с ЧПУ, с компьютерным управлением)
Скорость: От секунд до нескольких минут на малую деталь; часы на большой вал

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Очень точные диаметры, все на одной общей оси
Работает почти с любым материалом, который можно резать
Дешёвый стандартный инструмент; специальная оснастка под деталь не нужна
Легко автоматизируется с прутковыми податчиками и ЧПУ

Ограничения

Только круглые формы, если только станок не оснащён ещё и вращающимися инструментами
Часть прутка превращается в стружку (её можно переработать, но это всё равно отход)
Длинные тонкие детали изгибаются и вибрируют, если их не поддерживать
Для миллионов простых деталей формовка (холодная высадка) быстрее и даёт меньше отходов

Где применяется

АвтомобилестроениеВалы, ступицы колёс, тормозные диски, детали клапанов
АвиацияДетали шасси, валы двигателей, гидравлические фитинги
Энергетика и тяжёлая промышленностьРоторы турбин, валы насосов, валки прокатных станов
МедицинаКостные винты, штифты для имплантов, зубные импланты
Товары повседневного спросаКорпуса ручек, рукоятки, ножки мебели, бейсбольные биты

Как узнать процесс

Тонкие равномерно расположенные кольца или спираль вокруг круглых поверхностей: следы подачи резца.
Плоские торцы с узором из окружностей вокруг центра, иногда с крошечным выступом или завитком посередине.
Ступени, канавки, фаски (небольшие скосы на кромках) и резьба, идеально совпадающие на одной оси.

Сравните с

Фрезерование5.2инструмент вращается, а деталь неподвижна, поэтому фрезерование даёт плоские грани, карманы и пазы, а не круглые формы.Шлифование5.7абразивный круг снимает гораздо меньше материала, но достигает более тонкой чистоты и более жёстких допусков, часто после токарной обработки.Холодная высадка3.5выдавливает проволоку в штифты и винты без стружки; гораздо быстрее для миллионов деталей, но нужны специальные штампы.

Смотрите

RAPID DIRECT · Простое объяснение того, как работает токарная обработка на станке с ЧПУ

WWU Engineering and Design · Основные операции на ручном токарном станке

Haas Automation · Тяжёлое черновое резание на большом токарном станке с ЧПУ, с настоящей стружкой

GlacernMachineTools · Как выглядит серийное производство на токарном станке с ЧПУ

Смотреть реальные фото

Википедия: Токарный станок — свободно лицензируемые фотографии старых и современных токарных станков
Википедия: Центр токарного станка — вращающиеся центры и точение в центрах
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Деталь вращается, а инструмент движется: поэтому токарная обработка даёт круглые формы.
Три настройки управляют каждым резом: скорость шпинделя, подача и глубина резания.
Спиральные следы подачи и элементы на одной общей оси выдают точёную деталь.