Станки токарные для столярно-мебельных производств

Токарные станки предназначены для получения из массивной древесины тел вращения — балясины для лестниц, столбы для лестниц, стойки, накладки в виде секторов (точеная деталь распиливается пополам вдоль оси), карнизы для штор, элементы детских игрушек и т. п.

Станки можно квалифицировать по различным признакам:

• по виду получаемых деталей: для длинных деталей, для деталей типа тарелок, для мелких изделий, для изделий с рисунком;
• по конструктивным признакам: продольной обточки и лобовые; без ко­пира и с копиром;
• по уровню механизации: с ручной или механизированной подачей ин­струмента; полуавтоматы, автоматы, станки с ЧПУ;
• по виду используемого режущего инструмента: стамеска, профильный нож, пила, фреза.

На рисунке 1 показаны простейшие схемы станков для точения ста­меской и резцом на суппорте.

Базовый способ— это использование стамесок (рис. 1). Они имеют полукруглую или плоскую режущую кромку, канавку для схода стружки; удерживаются, направляются или перемещаются только вручную. Другой спо­соб обработки — это точение детали с помощью резца (рис. 2), закреплен­ного в суппорте так же, как в металлорежущих токарных станках. Благодаря линейным направляющим суппорт перемещается вдоль и поперек оси враще­ния заготовки и тем самым осуществляет подачу инструмента относительно обрабатываемой детали.

Рис. 1 Точение стамеской: 1 — заготовка; 2 — стамеска; 3 — подручник; 4 — электропривод.

Рис. 2 Точение резцом на суппорте: 1 — резец; 2 — суппорт; 3 — шпиндель с па троном; 4 — задняя бабка с центром; 5 — станина (ЛПИ, 3 — 2011).

Ручная подача осуществляется через зубчатые или винтовые передачи. Специальная конфигурация резцов позволяет выполнять не  только наружное точение, но и подрезку торцов, изготовление канавок и в не­которых случаях— расточку внутренних поверхностей деталей типа втулка. Ряд моделей токарных станков снабжаются электромеханическими приводами подачи, что дополнительно упрощает процесс обработки, а также открывает возможность интеграции станка в электронную систему управления производ­ством.

Заготовка крепится в центрах, пустотелом патроне шпинделя или на планшайбе (для деталей типа тарелок), зажимается центром на задней бабке, которая перемещается по направляющей станины станка.

При обработке в центрах точение может производиться по копиру, кото­рый позволяет получать серию совершенно одинаковых деталей. Копир — это особый элемент токарного станка, имеющий эталонную поверхность. Суппорт, на котором закреплен режущий инструмент, имеет жесткую связь с копиром для того, чтобы траектория движения инструмента в точности совпадала с кон­туром копира (рис. 3).

Рис. 3 Точение по копиру: 1 — копир; 2 — суппорт с резцом; 3 — заготовка.

Копиры бывают плоскими или цилиндрическими. Цилиндрический копир считается более технологичным с точки зрения изготовления. Как правило, с помощью копира можно выполнять наружное точение по всей максимально допустимой длине заготовки. Вместе с тем копировальное устройство имеет ограничения в использовании: нельзя точить некоторые детали ступенчатой формы, существует минимальный порог радиусов переходов поверхностей, действует ограничение на конусность.

Для изготовления небольших цилиндрических деталей сложной формы широко используют фасонные резцы (рис. 4).

Рис. 4 Точение фасонным резцом: 1 — фасонный резец; 2 — заготовка,

Такой резец, изготовленный из инструментальной стали, также является телом вращения, но имеет «обратный» профиль. За счет выборки особой кон­фигурации формируются режущая кромка и передние углы на всей режущей части инструмента. Для формообразования достаточно установить такой фа­сонный резец в суппорт и подать его к заготовке в направлении, поперечном ее оси вращения. Производительность метода весьма высокая, метод предназна­чен для массового производства деталей.

Если необходимо точить изделия шаровидной формы, то применяется об­работка в патроне или зажимной цанге, где крепление также только с одной стороны. На таких токарных станках вместо резцов и копира используются профильные резцы под каждое изделие.

Для получения деталей типа тарелок иногда вместо отдельного лобового станка используют приставку к токарному станку для продольной обточки (рис. 5). Щитовая заготовка кренится на планшайбе станка 5, а режущий инструмент — в резцедержателе 4. Обработка ведется при вращательном дви­жении заготовки и поступательном движении режущего ножа (ручная подача инструмента).

Чтобы получить поверхность с минимальной шероховатостью без допол­нительной операции, вместо резца используют цилиндрическую фрезу (рис. 6). Ось фрезы параллельна оси вращения заготовки.

Рис. 5  Приставное лобовое устройство к токарному станку ТС-40: 1— основание; 2— стойка; 3— суппорт; 4 — резцедержатель; 5 — планшайба.

Рис. 6 Фрезерный модуль: 1 — цилиндрическая фреза; 2 — деталь

С помощью индивидуального привода она может вращаться и тем самым повышать окружную скорость резания до оптимального уровня (40-70 м/с). Ре­шается несколько задач одновременно: задается максимальный припуск, повы­шается производительность при черновом точении, обеспечивается получение гладкой поверхности детали без рисок и микронеровностей на этапе чистового точения, исключается дополнительная операция— шлифование. К тому же стойкость фрезерного инструмента значительно выше, чем у токарного резца.

Схема обработки вращающимся инструментом позволяет без труда полу­чать изделия, которые невозможно изготовить на традиционном токарном станке. Такие станки называются фрезерно-токарными или профильно-токар­ными. Их используют чаще всего для получения деталей со спиралями различ­ного профиля, глубины и шага (рис. 7).

Рис. 7 Фрезерование спиралевидных пазов: 1— фрезерный модуль; 2— шкив; 3— трос; 4 — суппорт; 5 — заготовка.

Профиль паза зависит от выбранного инструмента. На практике для таких целей используют концевые профильные фрезы с резцами из твердого сплава. Паз спиральной формы — это результат взаимосвязанного движения фрезерно­го модуля и заготовки.

Для получения пазов с формой спирали токарный станок настраивается следующим образом. Шпиндель, в котором установлена заготовка, отключается от привода и подключается к суппорту фрезерного модуля с помощью кинема­тической связи. В качестве связующих элементов могут использоваться трос и специальный широкий шкив с поверхностью под укладку троса. За один оборот шпинделя с заготовкой суппорт с фрезой перемещается на определенное рас­стояние, равное длине условной окружности шкива. Это расстояние также яв­ляется шагом спиралевидной траектории движения фрезы относительно заго­товки. Меняя шкивы, можно получать пазы в форме спирали с разным шагом. При переустановке шкива на определенный угол можно фрезеровать несколько пазов на одной детали. Станок подобного назначения показан на рисунке 8.

Рис. 8 Токарный станок Mimimax Т/124 (SCM Group, Италия)

Таковы станки серии КТФ от фирмы «Прогресс» (Московская обл.). На рисунке 9 показан фрезерно-токарный станок-полуавтомат КТФ-7. На

станке можно получать изделия типа балясин длиной до 1,2 м из заготовки с максимальным поперечным размером до 180 мм. Обработка ведется дисковой фрезой диаметром 250 мм. Цикл обработки одной детали составляет 5-6 мин.

Рис. 9 Фрезерно-токарный станок-полуавтомат КТФ-7 («Прогресс ЛТД», Московская область) и детали, получаемые на этом станке

Проходной способ получения точеных деталей с рифлением реализован в итальянском станке от фирмы Borgonovo Renzo (рис. 10).

Рис. 10 Станок для получения точеных деталей с рифлением в проходном режиме (Borgonovo Renzo, Италия)

Станки предназначены для получения точёных деталей практически лю­бой длины. Диаметр заготовок — от 8 до 60 мм, скорость подачи — до 3 м/мин. Сердцем станка является патентованный режущий узел. Привод осуществляет­ся от шестеренчатого двигателя, позволяющего вести обработку на различных скоростях. Возможна нарезка левой или правой спирали с заданным шагом. Станок используется в производстве багетных реек.

Круглопалочные станки (рис. 11) также являются станками проходно­го типа и предназначены для изготовления длинных деталей цилиндрической формы или с плавно меняющимся по длине диаметром.

Рис. 11 Схема круглопалочного станка КПА20-1: 1 — станина; 2 — электродвигатель; 3 — направляющая втулка; 4,9 — ролики; 5 — пружи­на; 6— ось; 7— шпиндель; 8 — ножевая головка; 10— заготовка; 11 — лоток; 12— рас­порная втулка; 13 — усеченные корпуса.

Режущий инструмент станка— полая ножевая головка (рис. 12). Перед началом работы необходимо установить на шпиндель станка втулку, внутренний диаметр которой соответствует диаметру изделия, и закрепить на головке резцы. При этом используют цилиндрический эталон заданного диаметра. При враще­нии головки ее ножи должны слегка касаться своей прямолинейной частью по­верхности эталона. Подача заготовки выполняется профильными роликами.

Рис. 12 Ножевая головка круглопалочного станка: 1 — корпус; 2 — резцедержатель; 3, 5 — болты; 4- нож

Сегодня на рынке представлен российский круглопалочный станок КПА- 50 (для заготовок квадратного сечения размером не более 50×50 мм, минималь­ная длина заготовки — 400 мм, скорость подачи — до 18 м/мин), а также китай­ские станки FS-60 и Мс9060 (рис. 13) примерно с такими же параметрами.

Рис. 13 Круглопалочный станок Мс9060 (Rautec, Китай)

Токарные станки с программным управлением позволяют резко поднять производительность труда. Программное управление станков дает возможность отказаться от использования копиров, а использовать управление перемещени­ем режущего инструмента за счет встроенного компьютерного оборудования и соответствующего программного обеспечения. Такие станки эффективно при­меняются для производства эксклюзивных сложногеометрических токарных изделий (балясин, ножек стульев, деталей мебели, детских игрушек и пр.) из различных пород древесины.

В станке, показанном на рисунке 14, преду­смотрены два режущих инструмента— один выполняет черновую обточку, другой— чистовую. За один цикл возможно выполнение всех необходимых операций обработки. ЗО-сканер, поставляемый в комплекте со станком, позво­ляет не тратить время на создание программы. Образец устанавливается в ста­нок, суппорт с ЗП-сканером совершает ход вдоль образца, в системе ЧПУ со­здается объемная модель изделия — программа готова к работе.

Рис. 14 Токарный станок с ЧПУ и 3D-сканером MSK-3200 и узел чистовой обточки (поставщик «КАМИ-Станкоагрегат»).

Заслуживает внимания токарно-гравировальный станок с ЧПУ (рис. 15). Станок имеет портальную конструкцию. По порталу перемещается гра­вировальный инструмент, вертикальные перемещения которого создают необ­ходимый рисунок на вращающейся или неподвижной детали.

Рис. 15 Токарно-гравировальный станок с ЧПУ мод. Beaver 1200FC (поставщик «КАМИ-Станкоагрегат»).