Из какого металла делают станки

Обновлено: 06.05.2024

Станина для машины выполняет такую же функцию, как и рама для автомобиля. Относительно нее все приводные механизмы производят свое вращательное либо линейное движение. Поэтому конструкция станины предусматривает размещение на ней всех направляющих и специальных посадочных мест, где располагаются разные узлы станка. Конфигурации форм станины очень разнообразны. Они бывают сплошными либо с ребрами жесткости. Станины небольших станков часто цельнолитые. Громоздкие машины собраны на составном основании. Сама станина – это изделие, которое крепится на мощном фундаменте. Он по техническим нормам должен выдерживать не только статическую, но и динамическую нагрузки. Станина же должна обладать крепостью и износоустойчивостью.

Материалом, из которого обычно изготавливают станину, является чугун либо сталь низкоуглеродистой марки. Станки повышенной тяжести устанавливают на железобетонные станины. Высокоточные станки – на станины из материала искусственного на основе минеральных крошек и смолистых веществ (синтегран). Станины этих типов мало подвержены деформациям, вызванным температурой.

Металлы для производства станины и их основные свойства

Из какого материала делают станины станков? Традиционно основными материалами для изготовления станин различного оборудования служили металлы и их сплавы.

В XVII-XX веках наибольшей популярностью пользовался чугун. Он и сегодня сохраняет лидирующее положение, но постепенно отступает под натиском различных сортов стали, сплавов легких металлов, пластиков и композитных материалов.

Учитывая общую тенденцию к снижению массы и габаритов оборудования и повышению их эффективности, перед прогрессивными материалами открываются широкие перспективы.

Для станин легких и средних станков такая замена проходит опережающими темпами. Для тяжелого оборудования значительная часть функций станин переходит к армированному современными материалами железобетону фундамента.

Однако для высоконагруженных станков и производственных комплексов, таких, как прокатные станы, тяжелые прессы, кузнечные станки и сталелитейное оборудование, специальные марки чугуна по-прежнему вне конкуренции.

Его уникальная способность выдерживать большие статические нагрузки, высокая прочность направляющих и коррозионная стойкость выгодно отличают чугун от конкурирующих материалов. Чугунные сплавы с шаровидным графитом, модифицированные с помощью цериевых присадок, обладают такими же эксплуатационными характеристиками, как сталь и существенно дешевле в производстве.

Разновидности станин

Станина – это по форме поперечного сечения разная конструкция с:

кольцевым типом профиля;
коробчатым профилем;
коробчатым профилем и ребрами жесткости продольного типа;
профилем коробчатого типа и ребром жесткости, расположенным по диагонали;
открытым типом профиля;
открытым профилем и стенками двойными.

В продольном направлении станина – это основание с:

квадратными окнами;
окнами и ребром жесткости по диагонали в одном направлении;
ребрами жесткости в обоих направлениях (по типу буквы Х);
цельнолитым исполнением корпуса.

Станина у станка

Станина токарного станка выполняет функцию основания. Она имеет в своей конструкции две стенки продольного расположения. Эти стенки соединяют между собой ребра в поперечном направлении. Сверху станины расположены направляющие, которых четыре штуки. Из этих четырех три призматической формы, а одна имеет плоскую. В левом краю станины на ее конце расположено место, где закреплена передняя бабка. В противоположной части на краю с внутренней стороны направляющих задняя бабка установлена. По станине вдоль направляющих эту бабку можно свободно перемещать и в любой точке фиксировать. Каретка плиты также перемещается по направляющим станины, которые являются призматическими. Чтобы детали обрабатывать с высокой точностью, все направляющие станины должны тщательно быть обработаны по всем плоскостям. Также должна быть соблюдена строжайшая прямолинейность и параллельность.

Читать также: Приборы для измерения плотности

Ремонтные работы со станиной

В процессе работы станина станка может быть изношена, что ведет к необходимости ее ремонта. Основные неисправности станины:

Наличие трещин чугунного материала. Для восстановления небольших трещин применяют сварку электродами из биметалла. Когда трещина достигает размеров свыше 5 мм, то вместо сварки применяют соединение хомутами. Первоначально вдоль трещины по обе стороны просверливают отверстия и вставляют закладные из стали. Далее эти закладные соединяют хомутами на сварку.
Износ направляющих станины. Чтобы восстановить эти детали станины, применяют метод шабрения. Его суть состоит в том, что проводится строгание поверхностей начисто при помощи широких резцов шаберов.

— основная, как правило, неподвижная часть машины, на которой размещаются и по которой перемещаются остальные её узлы. Станина воспринимает усилия от узлов и деталей машины. Обычно закрепляется на фундаменте.

Шлифовка направляющих

В ходе шлифовки выполняют операции в такой последовательности:

запиливают и зачищают поверхностные забоины и задиры;
станину закрепляют на плите продольно — строгальной установки;
уложенным на уровне задней бабки уровнем измеряют степень извернутости направляющих;
при необходимости корректируют провисание конструкции с помощью компенсирующих прокладок и клиньев;
повторно измеряется извернутость, результаты измерений должны совпасть с первоначальными;
поверхность направляющих шлифуется мелокоабразивной шлифовальной чашей.

После восстановления поверхности направляющих станок монтируется на собственный фундамент и на него крепятся ранее снятые подвижные части.

За срок службы станка такую операцию выполняют несколько раз, возвращая его к активному производственному применению

Устройство и работа основных узлов станка

Рисунок 1 (Токарно-винторезный станок мод. 1М63)

Станок состоит из следующих основных узлов (рис. 1):

Станины 1, коробки подач 2, гитары сменных колес 3, передней бабки 4 со шпинделем 6, электрошкафа 5, фартука 7 и суппорта 9, подвижного 8 и неподвижного 10 люнетов, задней бабки 11, электродвигателя для ускоренного перемещения суппорта 13, механизма поддержки ходового винта и вала 14.

. Станина является базовой сборочной единицей, на которой монтируются остальные сборочные единицы.

Станина цельнолитая с тумбами, имеет две призматические направляющих для каретки и две для задней бабки, из которых одна плоская.

Внутри станины имеются наклонные люки (окна) для отвода стружки и охлаждающей жидкости.

В правой тумбе помещается бак с эмульсией и электронасос. На левой тумбе сзади крепится электродвигатель главного привода.

Передняя бабка.

Передняя бабка (рис2) установлена на левой головной части станины. Все зубчатые колеса кинематической цепи смонтированы на валах и шпинделе, изготовлены из хромистой стали, закалены и прошлифованы. Валы установлены на подшипниках качения. Шпиндель со сквозным отверстием и внутренними конусами имеет две опоры. Передняя опора – двухрядный подшипник с короткими цилиндрическими роликами.

Рисунок 2(развертка коробки скоростей)

Задняя опора – радиально-упорный подшипник, работающий в паре с упорным шарикоподшипником. Изменение частоты вращения шпинделя достигается перемещением блоков шестерен по шлицевым валам при помощи двух рукояток, выведенных на переднюю стенку. Прямое и обратное вращение шпинделя осуществляется фрикционной механической муфтой, а торможение – электромагнитной муфтой.

Задняя бабка.

Задняя бабка перемещается по направляющим станины на четырех радиальных шарикоподшипниках, установленных в мостике. На направляющих станины бабка закрепляется при помощи двух планок четырьмя болтами. Поперечное смещение корпуса бабки относительно мостика производится с помощью двух винтов и гайки, установленной в мостике. Перемещение пиноли производится маховичком.

Суппорт (рис3) крестовой конструкции имеет продольное перемещение по призматическим направляющим станины и поперечное по направляющим каретки. Перемещение можно осуществлять вручную и механическим приводом. Имеется механизм для быстрого перемещения суппорта. Поворотная часть суппорта имеет направляющие для перемещения верхней части суппорта с резцовой головкой.

Фартук (рис4) закрытого типа со съемной передней стенкой (крышкой). Движение суппорту передается через фартук от ходового винта или ходового вала. Механизм фартука снабжен четырьмя электромагнитными муфтами, что позволило сосредоточить управление на одной рукоятке, причем направления включения рукоятки совпадают с направлением движения подачи. В эту же рукоятку встроена кнопка быстрого хода суппорта. Благодаря наличию в фартуке обгонной муфты включение быстрого хода возможно при включенной подаче.

Читать также: Как сделать размагничиватель своими руками

Коробка подач.

Коробка подач (рис5) имеет две продольные расточки, в которых на подшипниках качения смонтированы валы. Зубчатые колеса изготовлены из хромистой стали и закалены. Коррегированные зубчатые колеса дают возможность нарезания двух типов резьб, метрической и дюймовой, без перестановки сменных зубчатых колес. При перестановке сменных зубчатых колес имеется возможность нарезания еще двух типов резьб – модульной и питчевой.

Сменные зубчатые колеса.

Расположенные на стенке корпуса передней бабки сменные зубчатые колеса позволяют осуществлять подачу и нарезание метрической, дюймовой, модульной и питчевой резьб в соответствии с паспортными данными.

Для обработки нежестких деталей диаметром от 20 до 150 мм станок оснащен подвижным и неподвижным люнетами. Люнеты снабжены сменными роликами и сухарями, устанавливаемыми в зависимости от условия работы.

От электронасоса, установленного в правой тумбе станины, охлаждающая жидкость через трубопровод и шланг подается к инструменту, а затем стекает в два корыта, установленные спереди и сзади станка, откуда возвращается в бак электронасоса. Очистку корыт и бака необходимо производить не реже одного раза в месяц.

Рисунок 3 (суппорт)

Рисунок 5(коробка подач)

Жесткость, виброустойчивость и температурная стабильность технологической системы позволяют получать необходимую точность обработки.

Двух призменные направляющие станины в сочетании с высокой надежностью других узлов обеспечивают длительный срок эксплуатации станка с сохранением первоначальной точности.

Частота обратного вращения шпинделя в 1,3 раза выше чем прямого, что сокращает время обработки резьб.

Точение длинных конусов производится одновременным выполнением продольной подачи суппорта и подачи резцовых салазок при соответствующем их повороте.

Точение коротких конусов производится механической подачей резцовых салазок, развёрнутых на нужный угол.

Коробка подач обладает высокой жесткостью кинематической цепи, все силовые зубчатые колеса кинематической цепи изготовлены из легированной стали, закалены и отшлифованы.

Ограждения зоны резания и патрона, электрические и механические блокировки гарантируют безопасную работу на станке.

Станки для обработки металла

Для работы с металлом (особенно в мини цехах по производству металлоконструкций) используются самые разные станки и приспособления, и многие из них вполне можно сделать своими руками.

Cоветуем: Бутылкорез своими руками для резки стеклянных бутылок

Для обработки металла делать станки из дерева своими руками нецелесообразно по той причине, что они попросту не справятся с нагрузкой.

Например, самодельный гибочный станок (чтобы делать полудуги и кольца) делают только из черного металлолома. Конструкция должна быть надежной.

Также дополнительно используется автомобильный гидравлический домкрат, так как силы рук, чтобы согнуть заготовку, однозначно не хватит. А с домкратом устройство становится по-настоящему функциональным.

Изготовить станок из дерева своими руками (а точнее только станину для него) для обработки/резки металла можно только в ряде случаев.

Например, это можно реализовать при сборке отрезного станка на базе маленькой болгарки. В данном случае основание изготовлено из ЛДСП (можно взять фанеру).

Но все равно, если будете делать станок для резки металла, то основание для него лучше сделать более надежное и прочное. Здесь не стоит экономить на материале — экономия может выйти боком.

Можно сварить простой каркас из профильной трубы с усилением в центральной части, а затем сверху приварить или прикрутить на болты подходящий по размеру металлический лист.

Гибочный станок для гибки прутков и полос из металла также нуждается в очень прочном основании.

Если бы вместо листа металла была дощечка из фанеры, то станок попросту не способен был бы справляться со своей задачей.

Поэтому делать станки из дерева своими руками для обработки металла можно только в тех случаях, когда нагрузка на основание (станину) будет незначительной. Например, сверлильная стойка или отрезной станок.

Материалы направляющих станин станков

К материалам направляющих предъявляют следующие технические требования.

Износостойкость. Износ направляющих определяет их работоспособность и сохранение точности в течение требуемого периода эксплуатации.
Малая величина коэффициента трения покоя и незначительная его зависимость от продолжительности неподвижного контакта, малая величина коэффициента трения движения, близость его по величине к коэффициенту трения покоя и небольшая зависимость от скорости движения.
Стабильность размеров во времени от действия внутренних напряжений и стойкость к тепловым нагрузкам, воздействию влаги, масел, слабых кислот и щелочей.
Достаточная жесткость с учетом возможного снижения ее за счет дополнительных стыков у накладных направляющих и при использовании пластмасс повышенной податливости.
Хорошая обрабатываемость для достижения необходимых точности и шероховатости поверхности.
Экономические показатели, которые определяют из сопоставления затрат на изготовление направляющих повышенного технического уровня и экономии, полученной от этого.

Пару трения скольжения чаще всего комплектуют из разнородных материалов, имеющих различные составы, структуру и твердость; этим устраняют угрозу опасной аварийной ситуации - схватывания. Направляющие станин изготавливают из более износостойких и твердых материалов, чем направляющие подвижных узлов. За счет этого достигают более длительного сохранения точности, так как она определяется в основном точностью более длинных направляющих станин.

Группы материалов

Материалы, применяемые для направляющих скольжения станков, делят на три группы: упрочненные стали и чугуны, цветные сплавы, пластмассы.

Использование чугуна

Использование цветных сплавов

Из цветных сплавов используют для направляющих подвижных элементов бронзы и цинковые сплавы. Наилучшие результаты по износостойкости, отсутствию задиров и равномерности подачи дают алюминиевая бронза Бр АМц9-2 и цинковый сплав ЦАМ 10-5, работающие в паре со стальными и чугунными направляющими. Недостатком сплава ЦАМ 10-5 является невысокая износостойкость при абразивном изнашивании, в связи с чем направляющие с этим материалом требуют хорошей защиты.

Использование пластмасс

Пластмассы используют для направляющих подвижных узлов некоторых станков с ЧПУ. Положительные свойства пластмасс - благоприятные характеристики трения, способствующие равномерности перемещения подвижных устройств при малых скоростях, отсутствие явления схватывания. Однако большинство пластмасс не имеют достаточной жесткости и необходимой стойкости к воздействию тепловых нагрузок, влаги, масла, слабых щелочей и кислот. В станках используют фторопласт, наклеиваемый в виде ленты, наполненный фторопласт с бронзовым наполнителем и композиционные материалы на основе эпоксидных смол с присадками дисульфида молибдена, графита и неметаллических наполнителей.

Использование композиционных материалов

Композиционные материалы характеризуются также высокой технологичностью, так как позволяют изготовить направляющие столов и кареток без дальнейшей механической обработки. Непосредственно перед нанесением на поверхность приготовляют из специальных компонентов (смолы, порошков, пластификатора и отвердителя) пастообразную мастику, которой покрывают направляющие. Каретку или стол с нанесенной мастикой укладывают непосредственно на направляющие выверенной по уровню станины, на которые для предотвращения прилипания напылен тонкий разделительный слой воскового покрытия или тонкий слой смазки. Время затвердевания составляет несколько часов. При необходимости такое пластмассовое покрытие может быть обработано резанием (строганием, фрезерованием, шлифованием, шабрением).

Из какого металла делают станки

Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание 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.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам.

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.

Самые распространённые токарные станки в советское время — 1К62 и 16К20.

Содержание

Токарный станок — древний инструмент. Самое раннее свидетельство о токарном станке восходит к Древнему Египту около 1300 года до нашей эры [1] . Есть также незначительные доказательства его существования в микенской цивилизации, начиная с 13-го или 14-го века до нашей эры [2] .

Четкие свидетельства изготовленных на станке артефактов были обнаружены в 6 веке до нашей эры: фрагменты деревянной чаши в этрусской гробнице в Северной Италии, а также две плоские деревянные тарелки с декоративными изготовленными на станке ободами в современной Турции [3] .

В период враждующих государств в Китае, около 400 г. до н. э., древние китайцы использовали токарные станки для заточки инструментов и оружия в промышленных масштабах [4] .

Первая известная картина, на которой изображен токарный станок, датируется 3 веком до нашей эры в Древнем Египте [5] .

Токарный станок был очень важен для промышленной революции. Он известно как «мать станков», поскольку это был первый станок, который привел к изобретению других станков [6] .

В 1717 году «придворный токарь Его Величества Император Петра Великого» Андрей Константинович Нартов впервые изобрёл токарно-винторезный станок с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колёс [7] . В токарных станках той эпохи резец зажимался в особом держателе, который перемещали вручную, прижимая к обрабатываемому предмету. Качество зависело только от точности рук мастера, тем более, что в то время токарные станки уже применялись для обработки металлических, а не деревянных изделий. Нарезать резьбу на болты, наносить сложные узоры на обрабатываемый предмет, изготовить зубчатые колеса с мелкими зубчиками мог только очень искусный мастер. В своем станке Нартов не просто закрепил резец, но и применил следующую 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. Станок позволял вытачивать сложнейшие рисунки почти на любых поверхностях. Как это ни парадоксально, невзирая на все дальнейшие усовершенствования придуманного Нартовым механизированного суппорта, принцип его действия остался таким же и в наше время [8] . Первые токарные станки Нартова хранятся в коллекции Эрмитажа, как шедевры инженерного искусства XVIII в [9] .

Первый полностью задокументированный токарный цельнометаллический токарный станок был изобретен Жаком де Вокансоном около 1751 года. Он был описан в «Энциклопедии».

Во время промышленной революции механизированная энергия, генерируемая водяными колесами или паровыми двигателями, передавалась на токарный станок посредством линейного вала, что позволяло быстрее и легче работать. Металлообрабатывающие токарные станки превратились в более тяжелые станки с более толстыми и жесткими деталями. Между концом 19 и серединой 20 веков отдельные электродвигатели на каждом токарном станке заменили линейный вал в качестве источника энергии. Начиная с 1950-х годов сервомеханизмы применялись для управления токарными станками и другими станками с помощью числового управления, которое часто сочеталось с компьютерами для создания числового программного управления (ЧПУ). Сегодня в обрабатывающей промышленности сосуществуют токарные станки с ручным управлением и ЧПУ.

Доступны различные формы токарных станков в разных форматах и спецификациях. Есть деревообрабатывающие токарные станки, металлообрабатывающие станки и машины, используемые для декоративного точения, обработка стекла и алмазная обработка. Существуют легкие токарные станки, которые полезны для мягких работ, например, в мини-инструментальных комнатах или для практических применений или демонстраций. Существуют мощные токарные станки, используемые для массового производства на электростанциях, сталелитейных и бумажных фабриках, судостроительной и автомобильной промышленности, горнодобывающей промышленности, текстильной промышленности.

Токарные станки по металлу предназначены для обработки заготовок с целью получения изделий, используемых в машиностроении и строительстве, производстве инструментов и т. д. Видов современного оборудования этого типа существует несколько. И все они отличаются высокой производительностью и надежностью.

Какие марки существуют

Оборудование этого типа представлено на современном отечественном рынке довольно-таки широко. Марок его существует множество. В качестве примера можно привести такие токарные станки по металлу, как:

Конструктивные особенности

От станков по дереву этот вид оборудования отличается прежде всего наличием резцедержателя. Этот элемент делает работу с металлическими деталями максимально удобной. Ведь удержать инструмент, предназначенный для обработки заготовки, руками, как при использовании станка по дереву, в данном случае, из-за жесткости материала и сильной нагрузки, попросту невозможно.

Основные элементами конструкции станка по металлу являются:

Как видите, конструкция у этого оборудования довольно-таки сложная. Поэтому, к примеру, собрать токарный станок по металлу своими руками не слишком просто.

Как работает оборудование

Функционируют токарные станки по металлу по довольно-таки простому принципу. В задней бабке закрепляются режущие инструменты. При включении станка она начинает двигаться по направляющим станины и останавливается в нужном для обработки детали месте. В процессе работы каретка суппорта также перемещается, но вдоль детали. Находится она между бабками.

Резец во время точения может располагаться или вдоль оси детали, или под небольшим углом к ней. В этом случае при работе станка изделие приобретает цилиндрическую или коническую форму. Также резец может располагаться перпендикулярно оси детали. Такая обработка называется поперечной.

Виды оборудования

Классифицируются токарные станки по металлу на два основных типа:

Токарно-винторезные. Отличительной особенностью оборудования этой разновидности является то, что пиноль задней бабки имеет ход. Поэтому такие станки могут оснащаться патроном для сверления отверстий. На станках этого типа можно нарезать резьбу, как внутреннюю, так и внешнюю. Используются они в основном в приборостроении, при работе с черными и цветными металлами.
Токарно-фрезерные. Это оборудование является универсальным. На станках этого типа можно выполнять обработку заготовок не только из цветных и черных металлов, но и из пластмассы и дерева. Применяется это оборудование для вырезки пазов, снятия фасок, сверления отверстий, нарезания резьбы т. д.

Оборудование особого назначения

Помимо двух основных, существует еще две дополнительных разновидности токарных станков по металлу:

Токарно-карусельные. Используется это оборудование для обработки деталей, имеющих большие размеры и вес.
Токарно-револьверные. Такие станки позволяют изготавливать разного рода изделия из прутка.

В последнее время на промышленных предприятиях очень часто используется также высокоточное производительное оборудование с ЧПУ. С использованием таких станков можно изготавливать максимально качественные и геометрически выверенные изделия.

Помимо всего прочего, различаться оборудование этого типа может и по месту установки. Существуют не только габаритные, монтируемые иногда даже и на фундамент модели. Очень популярным и востребованным является также настольный токарный станок по металлу. Конструкцию он имеет точно такую же, как и обычный, но при этом занимает меньше места и стоит дешевле.

Режущие инструменты

Настольный токарный станок по металлу, так же как и обычный, должен использоваться с применением только качественных и надежных резцов. Для обработки металлических заготовок или прутка могут использоваться рабочие инструменты разных видов. Подбираются они в зависимости от типа выполняемых операций. Так, к примеру, обдирочные резцы используют для черновой обработки детали. После их применения на заготовке остаются заметные следы. Чистовые резцы используются для придания поверхности изделия гладкости. Существуют также подрезные, расточные, резьбовые инструменты и т. д.

Состоят резцы для токарного станка по металлу из двух частей. Головка является основным элементом, отвечающим за обработку детали. Стержень служит для надежного закрепления резца.

Изготавливаются рабочие инструменты токарных станков из быстрорежущих или углеродистых сталей, а также из термокорундов и твердых сплавов. Последние две разновидности материалов в последнее время используются чаще всего.

Отзывы о марках станков

Надежное и производительное оборудование этого типа позволяет сделать производство более рентабельным и облегчает работу токаря. Любые же недостатки могут стать причиной снижения качеств производимых деталей. Неплохие отзывы заслужили, к примеру, отечественные станки «Универсал». Специалисты полагают, что они очень хорошо справляются как с токарными, так и с фрезерными работами. Определенным недостатком этого оборудования считается высокая стоимость. Китайские Jet хвалят за небольшие габариты, универсальность и отсутствие люфтов. Однако, как считают многие, такой токарный станок по металлу для дома подойдет очень неплохо, а вот использовать его даже на небольшом производстве не стоит. Серьезных нагрузок это китайское оборудование, по мнению специалистов, перенести не сможет.

Довольно-таки неплохими, надежными и удобными в работе считаются и станки «Корвет». Но при этом к их недостаткам относят шумность и не слишком большой ресурс двигателя. В особенности же хорошие отзывы специалистов заслужили старые отечественные модели, разработанные еще советскими инженерами.

Самодельный токарный станок по металлу: как собрать

Изготовить это оборудование самостоятельно сложно. Однако при наличии определенных умений можно собрать вполне рабочую и даже очень производительную модель. Узлы и детали для нее можно приобрести в магазине, а в некоторых случаях и изготовить своими руками.

Собирается самодельный токарный станок по металлу примерно так:

Передняя бабка с установленным шпинделем закрепляется на ходовой трубе.
Собирается рама станка.
На ней устанавливается передняя бабка.
Монтируется ходовая труба.
Устанавливаются задняя бабка и опорная планка.
Собирается суппорт.
Монтируются ходовая гайка и ходовой винт.

Заканчивают собирать токарный станок по металлу (своими руками это сделать вполне возможно) окрашиванием металлических деталей. Перед началом работы оборудование крепят на столе или верстаке. Шпиндель смазывается жидкой смазкой, а направляющие и пиноль — консистентной.

Основными материалами базовых деталей, удовлетворяющими условиям стабильности, жёсткости и виброустойчивости, являются чугун и низкоуглеродистая сталь. Значительно реже применяют бетон, да и то в качестве материала для оснований или станин.

Чугун–наиболее распространенный материал для изготовления базовых деталей.

При повышенных требованиях к износостойкости направляющих, выполненных как одно целое с базовой деталью, применяют чугун марки СЧ 21. Его также широко используют для изготовления станин и других ответственных деталей прецизионных станков. Значительно реже применяют чугуны марок СЧ 32 и СЧ 36. Обладая высокой прочностью и износостойкостью, они имеют плохие литейные качества, поэтому их не рекомендуют для изготовления базовых деталей сложной формы и крупногабаритных. Эти чугуны применяют для изготовления шпиндельных блоков и плит многошпиндельных станков, станин токарных, револьверных станков, базовых деталей станков-автоматов и других интенсивно нагруженных станков.

Для изготовления базовых деталей станков применяют и легированные чугуны с присадками никеля, хрома, магния, ванадия и других элементов.

В деталях из литых чугунов образуются остаточные напряжения, которые могут привести к короблению базовых деталей и нарушению точности станка. Напряжения снимаются сами через несколько месяцев, в течение которых детали не используют и ничего с ними не делают. Это называют естественным старением. Для сокращения времени изготовления станков применяют более интенсивные методы старения: тепловую обработку, отжиг, вибрационное старение, статическую перегрузку и др.

Чаще всего применяют чугун марки СЧ 15. Он обладает хорошими литейными свойствами, мало коробится, но имеет сравнительно низкие механические свойства (модуль продольной упругости Е=80-150 кН/мм 2 ). Его применяют для изготовления оснований большинства станков, салазок, столов, корпусов задних бабок, тонкостенных отливок небольшой массы с большими габаритными размерами и других деталей сложной конфигурации при недопустимости большого коробления и невозможности подвергнуть их старению.

Бетонв качестве материала для станин характеризуется тем, что он хорошо гасит вибрации; это увеличивает динамическую жёсткость станка. Кроме того, большая по сравнению с чугуном тепловая инерция делает бетон менее чувствительным к колебаниям температуры. Модуль упругости бетона меньше, чем чугуна, и ту же жёсткость бетонной станины можно достичь, увеличивая толщину стенок. Вес детали при этом может и не увеличиться, так как удельный вес бетона в три раза меньше, чем у серого чугуна. Существенный недостаток бетона состоит в том, что он поглощает влагу – это влечет за собой объёмные изменения, а попадание масла на бетон повреждает его. Поэтому необходимы мероприятия по защите бетона от влаги и попадания масла.

Для изготовления станин тяжёлых станков иногда применяют железобетон. Обеспечивая такую же жёсткость, как и чугун, железобетон даёт экономию металла примерно на 40-60 %.

Находит применение для изготовления базовых деталей полимербетон. Состоящий из наполнителя (кварц, мраморная или гранитная крошка) и связующего материала (эпоксидная, акриловая или метакриловая смола с отвердителем) полимербетон, обладая сравнительно высоким модулем упругости (Е≈40 кН/мм 2 ) и достоинствами бетона, не боится воздействия масла и влаги.

Производство стали

Сталь является одним из самых распространенных материалов на сегодняшний день. Она представляет собой сочетание железа и углерода в определенном процентном соотношении. Существует огромное количество разновидностей этого материала, так как даже незначительное изменение химического состава приводит к изменению физико-механических качеств. Сырье для производства стали сегодня представлено отработанными стальными изделиями. Также было налажено производство конструкционной стали из чугуна. Страны-лидеры в металлургической промышленности проводят выпуск заготовок согласно стандартам, установленным в ГОСТ. Рассмотрим особенности производства стали, а также применяемые методы и то, как проводится маркировка полученных изделий.

Особенности процесса производства стали

В производстве чугуна и стали применяются разные технологии, несмотря на достаточно близкий химический состав и некоторые физико-механические свойства. Отличия заключаются в том, что сталь содержит меньшее количество вредных примесей и углерода, за счет чего достигаются высокие эксплуатационные качества. В процессе плавки все примеси и лишний углерод, который становится причиной повышения хрупкости материала, уходят в шлаки. Технология производства стали предусматривает принудительное окисление основных элементов за счет взаимодействия железа с кислородом.

Выплавка стали в электропечи

Рассматривая процесс производства углеродистой и других видов стали, следует выделить несколько основных этапов процесса:

Расплавление породы. Сырье, которое используется для производства металла, называют шихтой. На данном этапе при окислении железа происходит раскисление и примесей. Уделяется много внимания тому, чтобы происходило уменьшение концентрации вредных примесей, к которым можно отнести фосфор. Для обеспечения наиболее подходящих условий для окисления вредных примесей изначально выдерживается относительно невысокая температура. Формирование железного шлака происходит за счет добавления железной руды. После выделения вредных примесей на поверхности сплава они удаляются, проводится добавление новой порции оксида кальция.
Кипение полученной массы. Ванны расплавленного металла после предварительного этапа очистки состава нагреваются до высокой температуры, сплав начинает кипеть. За счет кипения углерод, находящийся в составе, начинает активно окисляться. Как ранее было отмечено, чугун отличается от стали слишком высокой концентрацией углерода, за счет чего материал становится хрупким и приобретает другие свойства. Решить подобную проблему можно путем вдувания чистого кислорода, за счет чего процесс окисления будет проходить с большой скоростью. При кипении образуются пузырьки оксида углерода, к которым также прилипают другие примеси, за счет чего происходит очистка состава. На данной стадии производства с состава удаляется сера, относящаяся к вредным примесям.
Раскисление состава. С одной стороны, добавление в состав кислорода обеспечивает удаление вредных примесей, с другой, приводит к ухудшению основных эксплуатационных качеств. Именно поэтому зачастую для очистки состава от вредных примесей проводится диффузионное раскисление, которое основано на введении специального расплавленного металла. В этом материале содержатся вещества, которые оказывают примерно такое же воздействие на расплавленный сплав, как и кислород.

Кроме этого, в зависимости от особенностей применяемой технологии могут быть получены материалы двух типов:

Спокойные, которые прошли процесс раскисления до конца.
Полуспокойные, которые имеют состояние, находящееся между спокойными и кипящими сталями.

При производстве материала в состав могут добавляться чистые металлы и ферросплавы. За счет этого получаются легированные составы, которые обладают своими определенными свойствами.

Способы производства стали

Существует несколько методов производства стали, каждый обладает своими определенными достоинствами и недостатками. От выбранного способа зависит то, с какими свойствами можно получить материал. Основные способы производства стали:

Мартеновский метод. Данная технология предусматривает применение специальных печей, которые способны нагревать сырье до температуры около 2000 градусов Цельсия. Рассматривая способы производства легированных сталей, отметим, что этот метод также позволяет проводить добавление различных примесей, за счет чего получаются необычные по составу стали. Мартеновский метод основан на применении специальных печей.
Электросталеплавильный метод. Для того чтобы получить материал высокого качества проводится производство стали в электропечах. За счет применения электрической энергии для нагрева сырья можно точно контролировать прохождение процесса окисления и выделения шлаков. В данном случае важно обеспечить появление шлаков. Они являются передатчиком кислорода и тепла. Данная технология позволяет снизить концентрацию вредных веществ, к примеру, фосфора и серы. Электрическая плавка может проходить в самой различной среде: избыточного давления, вакуума, при определенной атмосфере. Проводимые исследования указывают на то, что электросталь обладает самым высоким качеством. Применяется технология для производства качественных высоколегированных, коррозионностойких, жаропрочных и других видов стали. Для преобразования электрической энергии в тепловую применяется дуговая печь цилиндрической формы с днищем сферического типа. Для обеспечения наиболее благоприятных условий плавки внутреннее пространство отделывается при использовании жаропрочного металла. Работа устройства возможна только при подключении к трехфазной сети. Стоит учитывать, что сеть электрического снабжения должна выдерживать существенную нагрузку. Источником тепловой энергии становится электрическая дуга, возникающая между электродом и расплавленным металлом. Температура может быть более 2000 градусов Цельсия.
Кислородно-конвертерный. Непрерывная разливка стали в данном случае сопровождается с активным вдуванием кислорода, за счет чего существенно ускоряется процесс окисления. Применяется этот метод изготовления и для получения чугуна. Считается, что данная технология обладает наибольшей универсальностью, позволяет получать металлы с различными свойствами.

Способы производства оцинкованной стали не сильно отличаются от рассматриваемых. Это связано с тем, что изменение качеств поверхностного слоя проходит путем химико-термической обработки.

Существуют и другие технологии производства стали, которые обладают высокой эффективностью. Например, методы, основанные на применении вакуумных индукционных печей, а также плазменно-дуговой сварки.

Мартеновский способ

Суть данной технологии заключается в переработке чугуна и другого металлолома при применении отражательной печи. Производство различной стали в мартеновских печах можно охарактеризовать тем, что на шихту оказывается большая температура. Для подачи высокой температуры проводится сжигание различного топлива.

Схема мартеновской печи

Рассматривая мартеновский способ производства стали, отметим нижеприведенные моменты:

Мартеновские печи оборудованы системой, которая обеспечивает подачу тепла и отвода продуктов горения.
Топливо подается в камеру сгорания поочередно, то с правой, то с левой стороны. За счет этого обеспечивается образование факела, который и приводит к повышению температуры рабочей среды и ее выдерживание на протяжении длительного периода.
На момент загрузки шихты в камеру сгорания попадает достаточно большое количество кислорода, который и необходим для окисления железа.

В кислородных конвертерах

Сегодня проводится производство различной стали в кислородных конвертерах. Данная технология предусматривает продувку жидкого чугуна в конвертере. Для этого проводится подача чистого кислорода. К особенностям этой технологии можно отнести нижеприведенные моменты:

Конвертор – специальное оборудование, которое представлено стальным сосудом грушевидной формы. Вместительность подобного устройства составляет 100-350 тонн. С внутренней стороны конструкция выкладывается огнеупорным кирпичом.
Конструкция верхней части предполагает горловину, которая необходима для загрузки шихты и жидкого чугуна. Кроме этого, через горловину происходит удаление газов, образующихся в процессе плавления сырья.
Заливка чугуна и добавление другой шихты проводится при температуре около 1400 градусов Цельсия. Для того чтобы обеспечить активное окисление железа чистый кислород подается под давлением около 1,4 МПа.
При подаче большого количества кислорода чугун и другая шихта окисляется, что становится причиной выделения большого количества тепла. За счет сильного нагрева происходит расплавка всего шихтового материала.
В тот момент, когда из состава удаляется излишек углерода, продувка прекращается, фурма извлекается из конвертора. Как правило, продувка продолжается в течение 20 минут.
На данном этапе полученный состав содержит большое количество кислорода. Именно поэтому для повышения эксплуатационных качеств в состав добавляют различные раскислители и легирующие элементы. Образующийся шлак удаляется в специальный шлаковый ковш.
Время конверторного плавления может меняться, как правило, оно составляет 35-60 минут. Время выдержки зависит от типа применяемой шихты и объема получаемой стали.

Стоит учитывать, что производительно подобного оборудования составляет порядка 1,5 миллионов тонн при вместительности 250 тонн. Применяется данная технология для получения углеродистых, низкоуглеродистых, а также легированных сталей. Кислородно-конвертерный способ производства стали был разработан довольно давно, но сегодня все равно пользуется большой популярностью. Это связано с тем, что при применении этой технологии можно получить качественные металлы, а производительность технологии весьма высока.

В заключение отметим, что в домашних условиях провести производство стали практически невозможно. Это связано с необходимостью нагрева шихты до достаточно высокой температуры. При этом процесс окисления железа весьма сложен, как и удаления вредных примесей

Станина станков по обработке металла и дерева

У самого маленького настольного станка и огромного прокатного стана есть общая деталь — это станина. На нее крепятся все его подвижные и неподвижные узлы и детали. Станины изготавливают из прочных сплавов, ведь они выдерживать не только вес танка, но и усилия, возникающие в процессе его работы. Со временем станины изнашиваются, для продления жизни станка их подвергают обновляющему ремонту.

Что такое станина

Станина — это основа конструкции станка. На нее крепятся все остальные подвижные и неподвижные детали и узлы. Через нее механизм опирается на фундамент. Станина воспринимает на себя все усилия, возникающие при воздействии инструмента на заготовку. От определенных точек на станине, выбранных началом координат, отсчитываются перемещения движущихся частей станка. В нее входят такие компоненты, как:

корпусные элементы;
поперечные, продольные и вертикальные крепления и ребра жесткости;
направляющие.

Станина – наиболее долгоживущая часть станка, рассчитанная на все время его эксплуатации. Двигатели, привода и рабочие органы могут много кратно заменяться по мере износа, направляющие лишь подвергается периодическому ремонту. Направляющие служат для продольного, поперечного или вертикального перемещения подвижных узлов механизма.

Направляющие бывают двух видов:

незамкнуты, применяемые при обработке деталей большой и средней массы и небольших опрокидывающих моментах;
замкнутые, используются при средних массах деталей и значительных опрокидывающих моментах.

Подвижные узлы могут перемещаться, скользя по направляющим, либо использовать роликовые или шариковые опоры.

Кроме передачи, распределения и компенсации усилий, станина также должна быть способной гасить колебания различной частоты, возбуждающиеся в механизме во время его работы.

Виды станин станков

Различают два основных вида изделия:

горизонтальные опоры;
вертикальные стойки.

Для горизонтальных их форма и сечение выбираются исходя из следующих факторов:

оптимальное размещение узлов и деталей;
автоматизированное или ручное удаление стружки и других отходов производства;
минимальные помехи для подведения передач и коммуникаций к двигателям, приводам, рабочим органам;
отведение охлаждающей жидкости и стружки;
обеспечение расчетных показателей прочности, жесткости, вибропоглощения и шумоподавления;

При проектировании вертикальных стоек максимальное внимание уделяют их жесткости. Для этого выбирают наилучшую форму сечения, комбинируя полые объемы со сплошным литьем, вводя дополнительные стенки, перегородки и ребра жесткости.

При проектировании люков и ревизий, через которые осуществляется диагностика и техническое обслуживание механизмов, приходится достигать компромисса между удобством сервисных работ и требованиями сохранения жесткости.

При выборе сечения станин для фрезерного станка предпочтения отдают трапециевидным формам, наилучшим образом передающим и распределяющим как весовые, так и рабочие нагрузки от деталей и узлов крупных и тяжелых механизмов.

Для станин более легких станков становятся доступны и прямоугольные, и даже треугольные сечения.

Станины также разделяются на монолитные и сборные, состоящие из нескольких отдельно отливаемых и обрабатываемых деталей, которые соединяются в единое целое разъемными либо неразъемными соединениями.

Технические требования к станинам

Технические требования формируются с целью достижения соответствия фактических эксплуатационных качеств станка и проектных требований. Требуется также обеспечить баланс между показателями производительности и себестоимостью изготовления изделия.

Отдельный важный раздел технических требований- это требования к материалам, из которых должна быть изготовлена одна из самых важных деталей станка. Регламентируются:

марка сплава;
физико-механические и химические свойства;
однородность структуры, прочность и упругость как в общем, как и отдельно в наиболее важных и нагруженных местах;
твердость материала направляющих.

Еще один раздел требований — геометрия конструкции. От точности соблюдения размеров, особенно направляющих, зависит точность работы всего станка. Они служат для перемещения рабочих органов, непосредственно обрабатывающих изготовляемое изделие. Не менее важно соблюдение точности изготовления рабочих столов, разметочных плит и других видов оснастки для размещения, закрепления и перемещения заготовок.

Станина станка является точкой (или точками) отсчета координат при разметке и обработке изделия.

Геометрическими требованиями регламентируются как сами размеры, так и их предельные отклонения, параллельности поверхностей, предельно допустимые показатели изогнутости направляющих, углы уклона и радиусы сопряжения.

Немаловажный раздел требований относится к вибропоглощению и шумоизоляции. В нем описываются предельно допустимые показатели по механическим колебаниям конструкций станка на различных частотах, уровни передаваемых на фундамент вибраций. Для шумопоглощения используются специальные покрытия, наносимые как на наружные, так и на внутренние поверхности корпуса и ребер.

В XVII-XX веках наибольшей популярностью пользовался чугун. Он и сегодня сохраняет лидирующее положение, но постепенно отступает под натиском различных сортов стали, сплавов легких металлов, пластиков и композитных материалов.

Устройство станины

Основные компоненты конструкции станины токарного станка видны из чертежа станины в разрезе:

опорная поверхность;
продольные ребра;
поперечные ребра, связывающие между собой продольные;
направляющие, имеющие форму призмы;
плоские направляющие, предназначенные для крепления бабок и перемещения суппортов.

Ребра формируются в процессе отливки заготовки под станину станка

Сечение призматических направляющих может принимать различные формы, исходя из направлений возникающих в процессе работы усилий и их величины. Обе направляющих обязательно должны быть строго параллельны в пространстве и иметь идеально гладкую и ровную опорную поверхность. В противном случае о точности обработки деталей на станке не может быть и речи.

Для достижения такого результата их подвергают высокоточной фрезеровке либо обрабатывают на строгальном станке. Далее проводится шлифовка и шабрение. В ходе этой обработки осуществляется неоднократный контроль геометрических показателей на соответствие требованиям технических условий. Окончательная проверка осуществляется после сборки станка и установки на него подвижных деталей и узлов.

Основное назначение

Назначение станины определяется ее ролью среди компонентов станка.

Она является одной из основных деталей и предназначена для выполнения следующих функций:

крепление и размещение в определенном пространственном порядке всех остальных деталей и узлов изделия;
восприятие, распределение и передача на фундамент статических и динамических нагрузок, вызываемых весом деталей и возникающих в процессе работы станка;
создание условий для перемещения рабочих органов станка и заготовок с необходимой точностью по направляющим и рабочим столам.

Кроме того, она выполняет и вспомогательные функции — защиту элементов конструкции от воздействия внешней среды.

Ремонт станины

Несмотря на высокое качество материалов и точность изготовления, во время работы станина испытывает значительные нагрузки и неминуемо изнашивается. Наиболее заметны эти процессы на поверхности направляющих, теряющей свои геометрические и прочностные свойства.

Для восстановления рабочих свойств проводится периодический или внеплановый ремонт направляющих. Для выполнения операции шабрения со станка снимаются движущиеся части, а сама станина закрепляется на жестком массивном фундаменте. Далее операция проводится в следующей последовательности:

проверяется линейность продольного и поперечного профиля с использованием рамного уровня;
если отклонение превышает 0,02 мм на погонный метр, проводят шабрение одной из направляющих с применением линейки и краски для поверки;
параллельно контролируется степень извернутости;
после доведения отклонения до заданных значений переходят ко второй направляющей.

После шабрения проводят шлифовку поверхности.

Читайте также: