Токарные станки по металлу: виды, устройство и как выбрать

Материал подготовлен техническими специалистами компании «Компаньон Консалт» — инжиниринг и поставка металлообрабатывающего оборудования. Характеристики моделей приведены по карточкам каталога (документация заводов-изготовителей); точные параметры конкретного станка уточняются по паспорту и спецификации поставки.

Токарный станок по металлу — станок для обработки деталей типа тел вращения: валов, осей, втулок, фланцев, дисков, колец. Заготовка вращается в шпинделе, а резец снимает с неё слой металла, формируя цилиндр, конус, торец, канавку, отверстие или резьбу. Ниже — как устроен токарный станок, чем различаются токарно-винторезные, станки с ЧПУ и наклонной станиной, токарно-карусельные и тяжёлые модели, как читать характеристики и как выбрать станок под свою деталь. Модели в примерах — из раздела «Токарные станки по металлу» нашего каталога.

Что делают на токарном станке

Главное движение на токарном станке — вращение заготовки, движение подачи — перемещение резца вдоль оси детали (продольная подача) и поперёк неё (поперечная подача). Из сочетания этих двух движений складываются все основные операции:

• Наружное точение — цилиндрические, конические и фасонные поверхности, уступы, шейки валов.
• Подрезка торцов и прорезка канавок, отрезка заготовки.
• Обработка отверстий по оси — сверление, зенкерование, развёртывание с задней бабки, растачивание резцом.
• Нарезание резьбы — метрической, дюймовой, модульной и питчевой: у винторезных станков для этого есть ходовой винт и коробка подач.

Токарный станок отвечает за детали, у которых есть ось вращения. Корпусные детали — станины, коробки, корпуса редукторов — обрабатывают на других машинах: отверстия и плоскости в них растачивают и фрезеруют на горизонтально-расточных станках. А после точения ответственные шейки валов часто доводят на круглошлифовальных станках.

Устройство токарного станка

Схема у большинства токарных станков с горизонтальным шпинделем одна и та же. Различаются компоновка станины, привод и система управления.

Станина и направляющие

Станина — основание, на котором стоят все узлы. Её отливают из чугуна, делают с рёбрами жёсткости: от жёсткости станины зависит, насколько стабильно станок держит размер под нагрузкой и гасит вибрации. Направляющие, по которым ходят каретка и задняя бабка, закаливают и шлифуют; у многих моделей каталога направляющие закалены ТВЧ до HRC 50, а на каретку и заднюю бабку нанесено антифрикционное покрытие Turcite-B. У части станков рядом с передней бабкой есть выемка (ГАП) — съёмный участок станины, который позволяет точить короткую деталь большего диаметра, например фланец.

Передняя бабка и шпиндель

В передней бабке находятся шпиндель и коробка скоростей. Шпиндель передаёт заготовке вращение, а коробка задаёт частоту: ступенями (12, 16, 24 ступени у разных моделей) или бесступенчато. Важны три параметра шпинделя. Отверстие в шпинделе определяет, какой пруток можно пропустить насквозь. Конец шпинделя (D1-6, D1-8, A2-6, A2-8 и т. д.) — посадочное место под патрон и планшайбу: от него зависит, какая оснастка встанет на станок. Диапазон частот показывает, под какие диаметры и материалы станок рассчитан: крупные детали точат на низких оборотах, мелкие — на высоких.

Суппорт и резцедержатель

Суппорт несёт инструмент и перемещает его. Каретка движется вдоль станины, поперечные салазки — поперёк, верхние (резцовые) салазки поворачиваются для точения коротких конусов. На универсальных станках инструмент зажимают в четырёхпозиционном резцедержателе, на станках с ЧПУ — в револьверной головке на 6–12 позиций, которая сама меняет инструмент по программе.

Коробка подач, ходовой винт и фартук

Коробка подач задаёт величину подачи и шаг нарезаемой резьбы. На токарно-винторезном станке резьбу нарезают от ходового винта, а обычные подачи берут от ходового вала. Фартук преобразует вращение винта и вала в движение каретки; у части моделей в фартуке есть блокировка, которая не даёт одновременно включить подачу и нарезание резьбы. Широкий набор резьб без смены шестерён — одно из удобств современных винторезных станков.

Задняя бабка

Задняя бабка поддерживает длинную заготовку центром и служит для обработки отверстий по оси: в её пиноль ставят сверло, зенкер или развёртку. Длинные нежёсткие валы дополнительно поддерживают люнетами: подвижный люнет закреплён на каретке и идёт за резцом, неподвижный стоит на станине.

Система управления

Универсальный станок оператор ведёт вручную, по лимбам; для удобства его оснащают устройством цифровой индикации (УЦИ), которое показывает положение суппорта по оптическим линейкам. Станок с ЧПУ перемещает инструмент по управляющей программе; стойку ЧПУ выбирают при заказе, у части серий есть вариант на выбор.

Виды токарных станков

Тип станка выбирают по форме детали и по тому, сколько одинаковых деталей нужно сделать. Коротко — в таблице, подробнее — ниже.

Токарно-винторезные станки

Токарно-винторезный станок — самый распространённый и самый универсальный тип: на нём точат наружные и внутренние поверхности, подрезают торцы, сверлят по оси и нарезают резьбы всех основных систем. Его берут для штучной и ремонтной работы, для мелких партий, для инструментальных и ремонтных участков. Управление ручное, по лимбам или по УЦИ, поэтому результат зависит от квалификации токаря.

В каталоге универсальные винторезные станки перекрывают диаметр над станиной от 320 до 542 мм и расстояние между центрами от 750 до 3100 мм. Классика — 16К20/1000: 400 мм над станиной, 24 скорости шпинделя от 9 до 1600 об/мин, двигатель 7,5 кВт. Для деталей крупнее — 16К25Б на 500 мм с отверстием в шпинделе 82 мм. Для крупных фланцев подходят станки с выемкой в станине: у серии FC-21xxV выемка 730 мм, у CES-DY510G — 760 мм. Сравнение всех серий — в таблице ниже, в разделе «Модельные ряды».

Отдельно стоят универсальные станки для деталей покрупнее: серия CW-E — диаметр над станиной 630–1000 мм, длина обработки до 6000 мм, масса заготовки до 2000 кг; широкие направляющие позволяют снимать до 5 мм на сторону.

Токарные станки с ЧПУ

Станок с числовым программным управлением выполняет обработку по программе: в один или несколько проходов, одновременно по двум координатам, со стабильным размером от детали к детали. Его берут, когда деталей в партии много и они повторяются. Программа и наладка требуют времени, поэтому на разовых деталях ЧПУ выигрывает меньше, чем на серии.

Серия CKE — токарные станки с ЧПУ на прямой станине: шесть моделей с диаметром над станиной от 300 до 800 мм и длиной обработки от 500 до 4000 мм. Управление по двум осям с сервоприводами, точность позиционирования ±5 мкм и повторяемость ±3 мкм; в комплекте 6-позиционная револьверная головка. На модели CKE6150L заявлена шероховатость до Ra 0,63 при точении сталей и цветных металлов по 8-му квалитету.

Станки с наклонной станиной (токарные центры)

У станка с наклонной станиной направляющие расположены под углом — обычно 45° или 60°. Такая компоновка жёстче, а стружка свободно падает вниз, в транспортёр, и не копится в зоне резания. Поэтому наклонную станину выбирают под серийную обработку на высоких режимах; в комплекте у таких станков — револьверная головка, гидравлический патрон, кабинетная защита. С приводным инструментом в револьверной головке станок делает лыски, пазы и поперечные отверстия за одну установку — так токарный станок становится токарным обрабатывающим центром.

• Серия DL — четыре модели, наклон 45°, пруток до 80 мм, длина обработки до 3000 мм, 12-позиционная гидравлическая револьверная головка. Направляющие скольжения у DL25M и DL32M — под тяжёлые режимы и труднообрабатываемые материалы; качения у DL20M и DL30M — под быстрые перемещения, 24 м/мин против 12. Приводной инструмент — по заказу.
• Серия CL — станина с наклоном 45° или 60°, шпиндель до 5000 об/мин, 8-позиционная головка меняет инструмент за 0,3 с.
• CES-DT-40 — 580 мм над станиной, длина точения 585 или 1085 мм, шпиндель A2-6 до 4000 об/мин, линейные роликовые направляющие, 12-позиционная головка.

Токарно-карусельные и вертикальные станки

У карусельного станка шпиндель вертикальный, а заготовка лежит на горизонтальной планшайбе (столе). Тяжёлую деталь не нужно держать в центрах — она стоит на столе собственным весом, поэтому карусельный станок выбирают для коротких деталей большого диаметра и массы: фланцев, дисков, корпусов, венцов. Обработку ведут вертикальный и боковой суппорты.

• CK5116 — одностоечный токарно-карусельный станок с ЧПУ: диаметр точения до 1600 мм, заготовка до 5000 кг, стол 1400 мм.
• С5112 — с УЦИ: диаметр точения до 1250 мм, заготовка до 3200 кг, стол 1000 мм.
• Серия VT — вертикальные токарные станки с ЧПУ для деталей сложной формы из жаропрочных и легированных сплавов; револьверная головка на выбор, в том числе с приводным инструментом.

Тяжёлые токарные станки

Тяжёлые станки рассчитаны на крупные валы и тела вращения массой в несколько тонн: у них массивная станина с широкими направляющими, усиленный суппорт и мощный низкооборотный шпиндель. Длинную заготовку поддерживают люнетами, а загружают краном.

• Серия CW-M — универсальные тяжёлые станки: диаметр над станиной 1000–1600 мм, длина обработки до 8000 мм, масса заготовки до 6000 кг, державка инструмента 45 × 45 мм.
• Серия CKE-M — тяжёлые станки с ЧПУ: 1000 и 1250 мм над станиной, длина обработки до 8000 мм, заготовка до 8000 кг в центрах и люнетах, крутящий момент шпинделя до 6150 Нм, съём до 10 мм на сторону. Основное применение — валы.

Главные характеристики и как их читать

В карточке токарного станка десятки параметров, но выбор решают несколько из них.

• Диаметр над станиной — наибольший диаметр детали, которая провернётся над станиной. Это «паспортный» размер станка, по нему станки и сравнивают.
• Диаметр над суппортом — наибольший диаметр детали, которую можно точить по всей длине, над поперечными салазками. Он заметно меньше: у 16К20/1000 — 400 мм над станиной и 220 мм над суппортом. Для длинных валов смотрят именно его.
• Диаметр в выемке (ГАП) — для коротких деталей большого диаметра: у CY6250B над станиной 500 мм, а в выемке — 710 мм.
• РМЦ — расстояние между центрами — наибольшая длина заготовки в центрах. Длина обработки бывает меньше РМЦ: у 16К20/1000 РМЦ 1000 мм, а точить можно на длине до 820 мм. Одна серия обычно выпускается в нескольких исполнениях по РМЦ — например, CES-DY410G на 1100, 1600, 2100 и 3100 мм.
• Отверстие в шпинделе — наибольший пруток, который проходит через шпиндель. В винторезной части каталога — от 52 мм (16К20, CY-L) до 105 мм (CDS); у CES-DY460G и CES-DY510G — 63 или 80 мм, опцией 102 мм.
• Конец шпинделя — под какой патрон и планшайбу рассчитан станок. Если на участке уже есть оснастка, конец шпинделя сверяют с ней.
• Частоты шпинделя и мощность главного двигателя — от них зависят режимы резания. Большие детали и тяжёлый съём требуют низких оборотов и крутящего момента, мелкие детали и цветные металлы — высоких оборотов.
• Резьбы — какие системы и в каком диапазоне шагов нарезает станок: метрические, дюймовые, модульные, питчевые.
• Масса заготовки — для тяжёлых и карусельных станков ключевой параметр наравне с диаметром.

Модельные ряды токарно-винторезных станков в каталоге

Сравнение универсальных винторезных станков по основным размерам. РМЦ указаны по исполнениям, которые есть в каталоге (у серии CDS — длина обработки); у CES-DY460G и CES-DY510G частота зависит от исполнения шпинделя (D1-6 или D1-8). Полные характеристики — в карточках.

Если деталь больше 542 мм в диаметре над станиной, смотрят в сторону CW-E (630–1000 мм) и тяжёлых CW-M (1000–1600 мм), а для коротких деталей большого диаметра — карусельные станки.

16К20, 1М63, 1М65 и другие привычные модели: что взять сейчас

Многие предприятия подбирают станок по привычной советской модели. В каталоге есть и сам 16К20/1000, и серии, которые по классу соответствуют распространённым моделям:

• 16К20 — 16К20/1000; аналог по классу — серия CDS (320–500 мм над станиной, шпиндель до 2000 об/мин, отверстие до 105 мм).
• 16К25 — 16К25Б с РМЦ 1000, 1500 и 2000 мм.
• 1М63, 16К40 — серия CW-E (630–1000 мм над станиной, заготовка до 2000 кг).
• 1М65 — старшая модель CW-E на 1000 мм над станиной или тяжёлая серия CW-M.
• ДИП-500 — тяжёлая серия CW-M (1000–1600 мм над станиной, заготовка до 6000 кг).
• 1516 — токарно-карусельный CK5116 с ЧПУ (диаметр точения до 1600 мм).

Соответствие по классу не означает совпадения всех размеров: перед заказом размеры детали сверяют с характеристиками конкретной модели.

Как выбрать токарный станок: 6 шагов

1. Габарит детали. Диаметр берут по самой крупной детали, длину — по самой длинной, с запасом. Для длинных валов проверяют диаметр над суппортом, для фланцев — диаметр в выемке.
2. Масса и форма. Короткая тяжёлая деталь большого диаметра — повод смотреть карусельный станок: заготовка лежит на столе, а не висит в центрах. Длинный тяжёлый вал — тяжёлый станок с люнетами.
3. Серийность. Штучная и ремонтная работа — универсальный токарно-винторезный станок. Повторяющаяся партия — станок с ЧПУ. Серия на высоких режимах и детали из прутка — ЧПУ с наклонной станиной; если на детали есть лыски, пазы и поперечные отверстия — с приводным инструментом.
4. Пруток и оснастка. Отверстие в шпинделе должно пропускать ваш пруток, конец шпинделя — подходить под патрон, планшайбу и люнеты, которые уже есть на участке.
5. Материал и режимы. Большие припуски, чугун, закалённая сталь, титан, жаропрочные сплавы требуют жёсткости, мощности и крутящего момента: у станков с ЧПУ для таких режимов берут направляющие скольжения (например, DL25M и DL32M).
6. Резьбы, точность и место в цехе. Проверьте, что нужные резьбы попадают в диапазон станка, что заявленной точности достаточно для детали, а габариты, масса станка и подключение подходят под ваш участок.

Самый быстрый путь — прислать чертёж или эскиз детали с материалом и объёмом выпуска: по нему инженер сразу отсеет неподходящие станки и предложит две-три модели.

Поставка, монтаж и сервис

Подбираем токарный станок под деталь и техпроцесс: по чертежу или описанию операции проверяем диаметр и длину детали, проход прутка через шпиндель, конец шпинделя под вашу оснастку. Организуем поставку и таможенное оформление, монтаж или шеф-монтаж, пусконаладку, инструктаж персонала, гарантийное и сервисное обслуживание. Состав работ под ключ — на странице «Услуги и компетенции».

Материалы по теме

• Токарные станки по металлу — раздел каталога: все модели и характеристики.
• Фрезерные станки по металлу и шлифовальные станки — смежные разделы каталога.
• Станки для обработки глубоких отверстий — сверление, растачивание и хонингование глубоких отверстий в валах и цилиндрах.
• Горизонтально-расточные станки — гид по оборудованию для крупных корпусных деталей.
• База знаний — все материалы о промышленном оборудовании.

Частые вопросы (FAQ)

Чем токарно-винторезный станок отличается от токарного станка с ЧПУ?
Способом управления. Токарно-винторезный станок оператор ведёт вручную, по лимбам или по УЦИ, — он удобен для штучной и ремонтной работы. Станок с ЧПУ работает по программе и держит одинаковый размер во всей партии, поэтому его берут для повторяющихся деталей.

Что такое РМЦ у токарного станка?
Расстояние между центрами — наибольшая длина заготовки, которую можно установить в центрах передней и задней бабок. Длина обработки бывает меньше: у 16К20/1000 РМЦ 1000 мм, а точить можно на длине до 820 мм.

Зачем нужна выемка (ГАП) в станине?
Чтобы точить короткие детали большего диаметра, чем позволяет станина, — фланцы, диски, шкивы. У станков каталога диаметр в выемке доходит до 760 мм при 510 мм над станиной.

Какой станок нужен для фланцев и дисков большого диаметра?
Если диаметр до 760 мм, а деталь короткая, хватит винторезного станка с выемкой. Если деталь крупнее и тяжелее — токарно-карусельный станок: CK5116 точит детали диаметром до 1600 мм и массой до 5000 кг.

Чем станок с наклонной станиной лучше станка с прямой станиной?
Наклонная станина жёстче и даёт свободный сход стружки в транспортёр, поэтому такие станки держат высокие режимы в серийной работе. С приводным инструментом они делают фрезерные элементы — лыски, пазы, поперечные отверстия — за одну установку.

Есть ли современная замена станку 16К20?
В каталоге есть сам 16К20/1000 и серия CDS — аналог 16К20 по классу: 320–500 мм над станиной, шпиндель до 2000 об/мин. Для более крупных деталей — 16К25Б и серии CY, FC, CES-DY с диаметром над станиной до 542 мм.

Сколько стоит токарный станок?
Цена зависит от модели, исполнения по РМЦ, системы управления и комплектации и рассчитывается по запросу. Пришлите чертёж или параметры детали — подберём станок и подготовим предложение.

Получить подбор и цену

Нужен токарный станок под конкретную деталь? Инженеры Компаньон Консалт подберут тип и модель по диаметру, длине и массе детали, проверят проход прутка и оснастку и организуют поставку под ключ с шеф-монтажом и пусконаладкой. Цена — по запросу.

• Телефон: 8 800 350-03-75 (звонок по России бесплатный)
• E-mail: info@cmpnn.com
• Адрес: Москва, 1-я улица Ямского Поля, 15с2

Опишите деталь (диаметр, длина, масса, материал, объём выпуска) — подберём модель, рассчитаем цену и сроки и проконсультируем.