Верстати токарної групи — верстати, призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх поверхонь тіл обертання (циліндричної, конічної та фасонної), обробки плоских торцевих поверхонь (підрізання торців), нарізування різьби і деяких інших робіт.
Загальний опис Для обробки отворів використовуються свердла, зенкери, розвертки та інше. Для нарізування різьб поряд із різьбонарізними різцями часто використовують мітчики і плашки.
Головний рух у всіх верстатів токарної групи — обертання заготовки. Подаванням, є поступальне переміщення інструментів уздовж або впоперек осі шпинделя (поздовжнє або поперечне).
У машинобудуванні верстати токарної групи становлять 30—40 % від загального переліку металорізальних верстатів. Залежно від обсягів виробництва, конфігурації, розмірів і маси деталей їхня обробка здійснюється на токарних верстатах різних типів.
Токарно-гвинторізні верстати призначені для виконання всіх основних видів токарних робіт в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва.
Лобові й токарно-карусельні верстати застосовуються для обробки великих деталей значного діаметра і порівняно невеликої висоти. Найбільше поширення вони одержали на заводах важкого машинобудування.
Багаторізцеві токарні верстати застосовуються для виготовлення деталей, на яких можлива одночасна обробка поверхонь декількома різцями в умовах багатосерійного і масового виробництва. Токарно-револьверні верстати використовують для обробки невеликих деталей, переважно із центральними отворами в умовах серійного виробництва.
Токарні автомати й напівавтомати застосовуються для обробки у багатосерійному і масовому виробництвах.
Токарні верстати із числовим програмним керуванням (ЧПК) впроваджуються для автоматизації виробництва при дрібносерійному випуску продукції і є основним типом верстатів, призначених для побудови гнучких автоматичних виробництв.
Історія
Токарний верстат у простому вигляді був відомий ще у II тисячолітті до н. е. Доказами цього служать різці, які були знайдені в 1949 проф. Б. Куфтіним під час розкопування Анневського кургану в ГрузіїФ. Тавадзе, Т. Сакварелидзе. Бронзы древней Грузии. Тбилиси, 1959. Знайдений різець мав леза з обох кінців стрижня, причому їхні геометричні форми різні. Цей різець застосовувався для обробки деревини, золота та срібла. ВідомийG.Levebre. Tombeau de Petosiris. Paris, 1924. також кам'яний рельєф, який відносять до еліністичної епохи Єгипту (близько 300 до н. е.) на якому можна побачити, уперше, токарний верстат. Він мав дві стійки із центрами, між якими знаходилася деталь, що оброблялася. Її закріплення відбувалося зв'язуванням кінців стійок, які далеко виступали за лінію центрів. На оброблювану деталь накидували шнур, перетяганням якого забезпечувалося обертання. Одна людина обертала деталь, а інша вручну підставляла різець і знімала шар матеріалу. Перші відомостіF.M.Feldhaus. Die Technik der Antike und des Mittelalters. Potsdam, 1930. про гайку яка була виточена на токарному верстаті відносять до 362 р. н. е. Виготовлення токарних виробів з деревини, рогу, кістки й алебастру у римлян було розвинено дуже широко, вони навіть мали спеціальний термін для позначення токарного верстата — tornus, а токара — tornator. Ці терміни перейшли у романські мови.
Одним із головних модернізаторів токарного верстата у середньовіччі був Леонардо да Вінчі, який винайшов токарний верстат у якого рух шпинделя відбувався за допомогою ножної педалі. Також він у 1490 розробив пристосування для підтримки різального інструментаHeinz Tschätsch: Praxis der Zerspantechnik, Vieweg Verlag, 6. Auflage November 2002 ISBN 3-528-34986-7.
У 1571 Жак Бессон сконструював токарний верстат із власним самостійним механічним подаванням ходового гвинта.
На теренах Київської Русі також існувало токарне виробництво. Перші відомості можна знайти у Новгородській інвентарній книзі 15 ст., де в записі «Якимо-токар» було описано три типи токарних верстатів. У 16—17 ст. токарне виробництво настільки розширилося, що з'явилися перші спеціальні майстерні-токарні, де виготовляли дерев'яний посуд. Так під час облоги Троїцько-Сергієвої лаври 1608 року, було помічено факт існування в ній токарніСказание Авраамия Палицына. Изд. АН СССР, М.-Л., 1955, с. 142..
У 17 ст. з'явилися токарні верстати, у яких виріб, що оброблявся, приводився до руху уже не м'язовою силою токаря, а за допомогою водяного колеса, але різець як і раніше, тримав у руці токар. На початку 18 ст. токарні верстати все частіше стали використовувати для різання металів, а не дерева, отже проблема твердого кріплення різця та переміщення його уздовж оброблюваної поверхні, була досить важливою.
Вже починаючи з 1750-го токарні верстати мали всі сучасні складові, такі як ходовий гвинт, колеса зміни частот обертання, хрещатий супорт, відомийRainer Asch: Mathematik und Geometrie zur CNC-Technik, Vogel, Juli 2000 ISBN 3-8023-1404-2 також копіювальний токарний верстат 1741.
На українських територіях наприкінці XIX — початку XX століття ремісники використовували токарний верстат, що називався «токарня». Складався він з дерев'яної основи (підстави), в якій укріплялися дві вертикальні стійки (стовпи), що з'єднувалися у верхній частині перекладкою (огнивом). В огниві був поздовжній виріз, у якому переміщався вертикальний брусок (заєць), що грав роль сучасної задньої бабки. Від зайця до лівого від токаря стовпа йшов горизонтальний стрижень (валок), який виконував роль шпинделя: між одним кінцем його і зайцем поміщався обточуваний шматок дерева. На валок петлею був намотаний ремінь, що приводив його в рух: нижній кінець цього ременя кріпився до педалі, верхній — до окремо встановленої жердини (жердки). У лівий від токаря стовп була вдовбана товста дощечка (решітце́), від якої до зайця йшла деталь з викривленого деревного сучка (кривуля), на яку спиралася ліва рука майстра. Педаль кріпилася до підстави і складалася з упора для ноги (він звався постіл), вробленого у вісь (воротило), яка кінцями входила у два бруски (жабки). Сидіння токарні називалося сиде́ць.
Промислова революція 19 ст. викликала бурхливий розвиток металообробних верстатів, у тому числі й токарних верстатів. Металообробні верстати того часу були основою виробництва машин машинами. Перший токарний автомат з магазином, із розподільчим валом, з плоскими і циліндричними кулачками був створений Спенсером () у 1873. Перший револьверний прутковий автомат був створений 1880 року, який став прототипом для появи багатьох револьверних автоматів: Пратт Вітней () в Америці, Пітлер () і Людвіг Леве () в НімеччиніГ. А. Шаумян Автоматы и автоматические линии. МАШГИЗ. Изд-во "Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, М.: — 1961, С. 10. Флагманами виробництва верстатів у той час були «Reinecker», «Schiss», «Heimer und Pielz», «Waldrich», «Weisser».
У XIX столітті токарні верстати, завдяки винаходу Генрі Модслі перетворили на токарно-гвинторізні. Це значно розширило їх технологічні можливості.
Основні типи токарних верстатів За класифікацією група токарних верстатів поділяється на 9 підгруп (типів): Автомати і напівавтомати одношпиндельні; Автомати і напівавтомати багатошпиндельні; Револьверні; Центрувально-відрізні; Карусельні; Токарні й лобові; Багаторізцеві; Спеціалізовані; Різні.
Нижче приводиться короткий опис основних типів верстатів токарної групи за часом їхнього винайдення.
Токарні верстати
Токарні верстати є найпоширенішими у машинобудуванні, до токарних верстатів також відносять токарно-гвинторізні верстати, які є модифікацією токарних. Токарно-гвинторізні верстати є уживанішими, порівняно з токарними, через те що до складу цих верстатів входить механізм, який узгоджує головний рух з рухом подавання, що дозволяє нарізати різьбу різних типів (метричну, дюймову, модульну, пітчеву і торцеву). Верстати здебільшого мають високу жорсткість, достатню потужність, високі частоти обертання шпинделя, і це дозволяє обробляти деталі на підвищених режимах різання. Для обробки складних криволінійних поверхонь на верстатах можна застосовувати гідрокопіювальний супорт, що автоматизує процес обробки. Для обробки отворів задня бабка за допомогою спеціального замка може з'єднуватися із супортом і одержувати механічне подавання. У фартуху є пружинна муфта, котра дозволяє обробляти деталі по упорах, що також автоматизує процес обробки. Верстати даної групи є найбільш розповсюдженими.
Токарно-лобові верстати
Лобові токарні верстати застосовуються для виготовлення деталей великого діаметра і малої довжини. Оброблювана заготовка встановлюється на планшайбі, закріпленій на шпинделі. Різець установлюють у різцетримачі. У передній бабці розміщена коробка швидкостей. Подавання супорта здійснюється від шпинделя через коробку подач і ходовий вал.
До недоліків лобових верстатів відносяться труднощі установки, вивірки і закріплення заготовки, а також виникнення вібрацій внаслідок великої ваги заготовки. У підсумку зазначених причин, лобові верстати поступаються за поширенням карусельним верстатам.
Токарно-карусельні верстати
Токарно-карусельні верстати призначені для виготовлення деталей великого діаметра і малої довжини.
У токарно-карусельних верстатах вісь шпинделя розташовано вертикально, а торцева площина планшайби розташована в горизонтальній площині, внаслідок чого значною мірою полегшується установка, вивірення і закріплення заготовок. Вага заготовки і сили різання сприймаються круговими напрямними планшайби, тому шпиндель розвантажений від згинальних напружень і напружень крутіння, на відміну від лобових верстатів. Унікальні карусельні верстати для виготовлення деталей турбін мають планшайбу діаметром до 18 метрів.
Токарно-револьверний верстат
Токарно-револьверний верстат — верстат токарної групи з револьверною головкою (замість задньої бабки), застосовується для багатоінструментальної обробки складних за конфігурацією поверхонь з пруткового матеріалу і штучних заготовок. На револьверних верстатах виконують операції точіння, розточування, свердління, зенкерування, накатування різьб тощо. Широке застосування дістали револьверні напівавтомати, головним чином обробні патрони з ЧПУ.
Центрувально-відрізні верстати
Верстати даного типу призначені для одночасної розрізки та центрування заготовки. До переваг верстатів даного типу можна віднести, те що під час обробки заготовки, відбувається поєднання двох операцій в одну, це дозволяє значно скоротити технологічний час.
Багаторізцевий токарний верстат
Багаторізцевий токарний верстат — верстат токарної групи, на котрому відбувається обробка заготовок одночасно декількома різцями, встановленими на поздовжньому і поперечному супортах. Кожен із різців оброблює певну ділянку деталі, що значно скорочує час роботи супорта. Існують багаторізцеві токарні автомати і напівавтомати.
Токарні автомати і напівавтомати
Автоматами називаються верстати, у яких автоматизовані всі робочі та допоміжні рухи, потрібні для виконання технологічного циклу обробки деталі. До обов'язків робітника, що обслуговує верстат, входять періодичне завантаження заготовками, час від часу контроль розмірів і якості оброблених деталей, під налагодження верстата, а також загальне спостереження за його роботою. Токарні автомати поділяються на одношпиндельні і багатошпиндельні, застосовуються для виготовлення деталей із прутка, але в деяких випадках зі штучних заготовок.
Одношпиндельні автомати поділяються на револьверні, фасонно-відрізні та фасонно-поздовжні. Багатошпиндельні автомати випускаються двома різновидами: верстати паралельної дії і верстати послідовної дії (багатопозиційні). У верстатах паралельної дії на всіх шпинделях відбуваються однакові операції, тобто протягом одного циклу кожна деталь повністю обробляється в одній позиції. Ці верстати являють собою кілька одношпиндельних автоматів, з'єднаних в один агрегат, і призначені вони для обробки деталей простої форми. У верстатах послідовної дії, заготовка обробляється послідовно в декількох позиціях.