Как самостоятельно сделать мини-токарный станок по дереву?

Настольные станки с ЧПУ

Любой токарный станок по металлу, управляемый системой ЧПУ, способен выполнять все те же технологические операции, что и агрегат с ручным управлением

Но подобный станок делает это намного быстрее и точнее, причем очень важно, что на правильность выполнения процесса обработки не оказывает негативного влияния человеческий фактор, а это практически исключает ошибки

За счет управления при помощи компьютерной программы на таких станках оперативно происходит смена инструмента, а точность выполнения всех технологических операций постоянно контролируется. Осуществляя высококачественную обработку, такие станки работают практически самостоятельно, для управления ими требуется минимальное вмешательство человека, что самым лучшим образом отражается на качестве выполнения работ.

Очень эффективными подобные станки (в том числе и маленьких размеров) являются при выполнении таких технологических операций, как маркирование, гравировка, фасонное точение и др. Естественно, для выполнения всех операций на станок необходимо установить соответствующий инструмент.

Наиболее популярными моделями токарных станков по металлу, оснащенных системами ЧПУ, которые представлены на отечественном рынке, являются устройства, выпускаемые под торговой маркой OPTIMUM: D210x400, D240x500G, TU2506, а также продукция компании JET: BD-8CNC и др.

Станок OPTIMUM D210x400, цена в минимальной комплектации без ЧПУ — от 92 000 рублей

В частности, продукция торговой марки OPTIMUM отличается следующими преимуществами:

• можно экстренно отключить станок при помощи специальной кнопки;
• точность обработки высока, так как обеспечивается интеллектуальной системой ЧПУ;
• направляющие станков, которые имеют призматическую форму, изготовлены из чугуна, подвергнуты закалке и тщательно отшлифованы;
• чтобы сделать станину устройства еще прочнее, ее подвергают естественному старению, продолжительность которого составляет шесть месяцев;
• на станках данной торговой марки можно нарезать резьбу любого типа;
• электрический двигатель, устанавливаемый на станках OPTIMUM, является необслуживаемым.

Формирование управляющих команд на таких станках обеспечивает специальная компьютерная программа NC Drive. Эта программа, которая является универсальным инструментом, может управлять такими опциями работы станка, как смена режущего инструмента, циклы обработки, перемещения осей оборудования, перемещения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали: линейные, круговые, по спирали.

История создания

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

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.

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.

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

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

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. 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. Первые токарные станки Нартова хранятся в коллекции Эрмитажа, как шедевры инженерного искусства XVIII в.

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

Важным ранним токарным станком в Великобритании был горизонтальный сверлильный станок, который был установлен в 1772 году в в Вулвиче. Он работал на лошадиной тяге и позволял производить гораздо более точные и мощные пушки, которые с успехом использовались в американской войне за независимость в конце 18-го века. Одной из ключевых характеристик этого станка было то, что заготовка вращалась в противоположность инструменту, что делало её технически токарным станком. Генри Модслей, который позже много совершенствовал токарные станки, работал в Королевском Арсенале с 1783 года. Подробное описание токарного станка Вокансона было опубликовано за десятилетия до того, как Модслей усовершенствовал свою версию. Вполне вероятно, что Модсли не знал о работе Вокансона, поскольку в его первых версиях упора для скольжения было много ошибок, которых не было в токарном станке Вокансона.

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.

Делаем станок из дрели

Дрель будет отлично смотреться в виде привода к токарному устройству.

Этим элегантным решением вы сэкономите приличные деньги и значительно упростите себе жизнь, потому что у него целый ряд отличных преимуществ:

• Модульность аппарата: он просто собирается и разбирается. Дрель без каких-либо затруднений отсоединяется от станины и присоединяется обратно.
• Такая модель весьма транспортабельна, с ней можно работать везде – хоть на даче, хоть в гараже.
• Значительная экономия средств: не нужно закупать дополнительные сменные насадки или ременную передачу.

Поскольку станок легкий и компактный, нет нужды сооружать устойчивую станину, вполне достаточно будет верстака или стола. Фиксация дрели производится с помощью хомута и струбцины.

Конструкция и размеры токарного станка.

Расширение функций токарного устройства из дрели можно произвести с помощью дополнительных насадок и других приспособлений. У вас могут получиться великолепные самодельные станки по дереву.

Есть, конечно, и минусы. На аппарате из дрели вы не сможете обрабатывать детали большого размера. Можно попытаться усовершенствовать модель в этом направлении. К примеру, добавить ременную передачу и усложнить станок для увеличения числа оборотов.

Но овчинка не стоит выделки: он потеряет свои главные преимущества в виде простоты и легкости. Таким образом, самодельный аппарат из дрели имеет смысл лишь в случаях, когда идет работа с некрупными деталями.

Токарный станок из дрели способен на многое: на нем можно не только обрабатывать детали. Но и работать с красками – наносить их на заготовку во время ее вращения. Это и самодельный станок по дереву.

Намотка проволоки на трансформатор, нанесение разного рода насечек на поверхности деталей – только некоторые примеры использования многофункционального станка из дрели и токарного резца по металлу.

Конструктивные особенности

Для того чтобы создать токарный станок следует знать из чего он состоит. Он состоит из следующих частей:

1. рама;
2. задняя и передняя бабка;
3. электропривод;
4. суппорт с держателем для резца;
5. двигатель.

Кроме этого конструкция может включать и другие элементы, в зависимости от предназначения токарного станка по металлу.

Рама

Основным предназначением рамы – жестко связывать между собой все элементы. Сделать ее можно своими руками. При этом учитывают следующие нюансы:

1. Размеры детали.
2. Мощность установленного привода.
3. То как расположены составляющие токарного станка по металлу: практически все чертежи токарного станка по металлу схожи, но все же имеют отличия.

Как правило, основание изготавливают из стали, элементы станины связывают между собой сваркой и резьбовым соединением.

Сделать станину можно из стальных уголков или профиля. Своими руками сделать станину для токарного станка довольно просто, главное учитывать правильность, выдерживать параллельность и перпендикулярность.

Передняя бабка

Основным составляющими конструкции можно назвать переднюю бабку, которую также можно сделать самому.  Ее основными особенностями является:

1. через нее происходит связь ведущего центра и электродвигателя;
2. промышленный вариант имеет переднюю часть, которая состоит из коробки скоростей и подач самому сделать подобную конструкцию, которая позволит регулировать скорость вращения шпинделя и силу подачи, довольно сложно.

При создании подобной конструкции своими руками зачастую выходной вал жестко соединен с патроном, в котором крепится заготовка. Изготовление более сложной конструкции требует определенных расчетов. Единственным простым решением, которое позволяет регулировать скорость вращения шпинделя, можно назвать использование ременной передачи и различных по диаметру шкивов. Она имеет корпус для защиты мастера и окружающих от движущихся элементов. Токарный станок должен иметь мощность привода более 800 Вт.

Электродвигатель

В движение шпиндель и другие элементы приводит установленный двигатель. Своими руками создать электродвигатель достаточно сложно, поэтому его придется приобрести. При его покупке следует учесть:

1. может использоваться даже 200-ваттный вариант;
2. при выборе стоит помнить о том, что слабый двигатель может перегреться от сильной нагрузки;
3. если двигатель установлен без ременной передачи, то при продолжительной остановке электродвигатель выйдет из строя.

Мини или настольный вариант подобного оборудования может быть без передачи. Это связано с тем, что токарный настольный вариант исполнения не предназначен для обработки больших деталей. Настольный токарный станок своими руками по металлу создается с учетом того, что вдоль направления вала электродвигателя также присутствует усилие. При условии длительной обработки происходит разрушение подшипников.

Создавая мини вариант своими руками не рекомендуется использовать коллекторный электродвигатель. Это связано с тем, что при падении нагрузки значительно повышается количество оборотов. Создаваемая центробежная сила даже при использовании мини кулачкового патрона может привести к вылету заготовки.

Задняя бабка и резцедержатель

Часто в конструкцию включают блок для крепления заготовки со второго конца, который используется для лучшей фиксации. Сделать ее можно самостоятельно с учетом следующих нюансов:

1. она должна быть расположена параллельно длинной стороне станины;
2. для того чтобы можно было обрабатывать как мини и так и большие заготовки она должна передвигаться вдоль станины.

Однако ее может и не быть. Все зависит от того, будет ли обрабатываться мини или большая заготовка.

Резцедержатель сделать самому можно. При рассмотрении данного устройства стоит помнить, что резец должен крепиться крепко и устанавливаться под различным углом к обрабатывающей поверхности.

Из чего состоит токарный станок

Типичная конструкция

Даже маленький токарный станок весит много, создаёт во время работы вибрации. Необходима надёжная станина (1), на которой закрепляют функциональные узлы и отдельные детали. Если предполагается создание напольного варианта, применяют надёжные опоры нужной длины. Итоговая высота рабочей области должна быть удобной для пользователя.

В следующем списке перечислены другие компоненты:

• В передней бабке (3) размещают коробку передач. Она предназначена для регулировки скорости вращения шпинделя (4), изменения величины крутящего момента.
• С обратной стороны заготовку поддерживает задняя бабка (6). Сюда же устанавливают при необходимости метчики, свёрла, другие инструменты.
• В стандартном режиме обработки резцы закрепляют в специальном держателе (5).
• Этот узел монтируют на суппорте (8). Для плавного перемещения по горизонтали применяют винтовой механизм, размещённый в фартуке (7).
• Коробка подач (2) приводит в действие ходовой вал.

Суппорт токарного станка

Устройство

Примечания к рисунку:

• каретка (1) и весь блок в целом (17) приводятся в движение ходовым валом (2);
• механизм перемещения подключают специальной рукояткой (15);
• эти салазки (3) обеспечивают свободу перемещения верхней части в поперечном направлении (12);
• она закреплена на поворотном узле (4) с продольными направляющими (5);
• резцы устанавливают в держатель (6);
• для закрепления этой детали/ инструментов применяют винты (7/8);
• рукояткой (9) можно безопасно перемещать резцы на расстоянии от рабочей зоны;
• крепёжный элемент (10) верхней части (11);
• для её точного перемещения в соответствующих направлениях применяют рукоятки (13, 14) с винтовым приводом;
• маховиком (16) перемещают суппорт вручную.

При детальном изучении этой части токарного станка по металлу необходимо учитывать повышенные нагрузки, которым она подвергается в процессе выполнения технологических операций

Надо обратить внимание на большое количество перемещающихся компонентов

Чтобы сохранить точность обработки, необходимы не только прочные детали. Постоянные регулировки помогут устранить люфт для компенсации износа. Испорченные уплотнители рекомендуется заменять на новые изделия.

Задняя бабка

Основные компоненты узла

Здесь и далее будем рассматривать несложные для самостоятельного воспроизведения проекты с уточняющими комментариями. Пример на рисунке точнее подходит для деревообрабатывающего оборудования. Чтобы длительное время работать с прочными заготовками, следует изготовить опорный башмак из стальной пластины.

В дополнение к стандартному оснащению пригодятся подобные сменные приспособления

С их помощью расширяют базовые возможности задней бабки. В авторских рекомендациях предлагается удалить часть стандартного крепления патрона (3). Это позволит увеличить рабочий ход инструмента, обрабатывать более крупные заготовки.

Особенности изготовления своими руками передней бабки токарного станка

Для изготовления самоделок применяют простые конструкторские решения

Здесь использован ременной привод (1), который отличается небольшой стоимостью, низким уровнем шума. Для ступенчатого изменения крутящего момента установлен двойной шкив (2). Чтобы продлить срок службы шпинделя (3), надо применить пару шариковых подшипников. При необходимости, в корпусе делают отверстия для периодической заливки смазки.

Как правило, токарный станок по металлу оснащают трёхкулачковыми патронами

Эти зажимы центрируются автоматически без дополнительной подстройки. Самостоятельное изготовление подобных узлов вызовет затруднения. Поэтому данный функциональный элемент передней бабки токарного станка купить можно в магазине.

Для обработки квадратных заготовок применяют модели с четырьмя кулачками

Как сделать резцедержатель для токарного станка своими руками

Основную часть держателя лучше сделать в разборном исполнении

Это позволит без лишних трудностей сделать ремонт. В отверстия с резьбой вкручивают болты, которые прочно фиксируют инструмент. Расстояние между пластинами определяют с учётом размеров резцов.

Сверху устанавливают рукоятку для быстрого поворота узла. Это приспособление позволяет оперативно менять инструмент для сложной последовательной обработки заготовок

Расположение составных частей и органов управления

Токарный станок ВТ 3 имеет литую станину коробчатой формы, на которой крепятся все узлы агрегата:

• передняя бабка;
• гитара;
• коробка подач;
• передаточный механизм;
• суппорт;
• фартук;
• ходовой вал и винт;
• корыто для стружки;
• защитный кожух;
• задняя бабка;
• электродвигатель.

Станина сверху имеет направляющие для перемещения суппорта и задней бабки. Между опорами передней стойки внизу установлен двигатель. Он соединен с ведущим валом коробки скоростей ременной передачей. Шпиндель получает вращение посредством зубчатого зацепления с блоком шестерен.

Коробка подач соединяется с приводом через передаточный механизм. Она позволяет нарезать резьбу трех типоразмеров. Сменные шестерни не входят в комплект станка. Количество подач ограничено тремя.

На корпусе передней бабки расположены рукоятки:

• переключения скорости вращения шпинделя;
• включения ходового винта;
• реверса – изменение направления вращения ходового винта;
• включения ходового винта и вала.

Ниже находится рукоятка переключения шага резьбы и величины подачи.

Фартук расположен в передней части суппорта. Его механизм, состоящий из муфт и зубчатых зацеплений, превращает вращательное движение винта и вала в поступательное, продольное.

На фартуке расположены:

• маховик ручного продольного перемещения;
• рукоятка включения механической подачи;
• ручка включения подачи винтом.

Четыре каретки на суппорте обеспечивают поперечное и продольное перемещение резца относительно детали, поворот инструмента при нарезке конусов и снятии фасок. Рукоятка сверху над резцедержкой закрепляет инструмент в нужном положении. Резец зажимается болтами вручную. В оси вращения выставляется пластинами, подкладываемыми под стебель. Кнопочный блок пуска станка находится на передней стойке ниже корыта под стружку.

Шаг 2. Управление шпинделем.

Перед запуском шпинделя или главного двигателя, обязательно убеждаемся, что у вращающихся элементов на нем, в частности патрона, не будет препятствий вращению со стороны неподвижных частей станка. Особую опасность при запуске шпинделя на высоких оборотах представляют собой выступающие за его пределы тонкие прутковые заготовки.

Также это касается деталей больших диаметров со значительным вылетом из патрона и не поджатым с другого конца центром задней бабки.

Как уже говорилось в первом уроке «Устройство токарного станка», настройки частот оборотов шпинделя производят установкой переключателей и рычагов на его узлах в определенное положение согласно таблице, расположенной на станке.

Правила переключение можно обобщить так – «Нельзя переключать или доводить до конца переключения, если таковые вызывают характерный звук не входящих в зацепление зубьев шестерен. В таком случае нужные переключения следует делать при полной остановке.

На всех токарных станках прямые обороты включаются подачей рукоятки включения на себя, а обратные от себя. У рукоятки с вертикальным ходом (на себя это вверх), а у рукоятки с горизонтальным перемещением (на себя это соответственно вправо).

Прямые обороты на всех токарных станках соответствуют вращению шпинделя по часовой стрелке, если смотреть с задней стороны шпинделя. Торможение шпинделя на высоких оборотах за счет реверсирования фрикционов или обратной тяги главного двигателяэто недопустимо, так как ведет к перегрузке и перегреву механизма. Торможение должно выполняться тормозом. А если эффективности тормоза недостаточно, то ее следует восстановить регулировкой или ремонтом.

Для крепления в трехкулачковом патроне деталей обычно используется одно гнездо «0» для введения в него ключа, что требует установки этого гнезда в верхнее положение зажима и отжима. В станках с механическим фрикционом это действие (при некоторых навыках) можно выполнять рукояткой управления фрикционов.

При обработке резцом нельзя останавливать шпиндель при включенной подаче и не отведенном от детали резце (это приводит к поломке резца).

Назначение токарных мини-станков

По сути, мини-станок — это уменьшенная копия более крупного заводского оборудования.

Она подходит для работы с относительно небольшими заготовками, в основном с телами вращения: к таким относятся детали в виде сфер, цилиндров, конусов и так далее. Можно с помощью такого станка и сверлить, вытачивать канавки, нарезать резьбу, подрезать торцы и многое другое. Подойдёт он и для выравнивания поверхности. Его удобно использовать при разнообразных видах работы, а качество зависит лишь от конкретной фирмы и модели.

Приобретя настольный токарный станок, установите его на специальной подставке или просто поставьте на рабочий стол. Однако он может сдвигаться и качаться при выполнении работы, поэтому для устойчивости рекомендуем прикрепить его к поверхности. Это необязательно делать, если у вас есть специальный поддон или рабочие детали небольшие.

Основная масса таких аппаратов используется мастерами в быту, в небольших автомастерских, а также для обучения школьников и студентов токарному делу — в школьных кабинетах труда или в цехах институтов технической направленности. Они славятся высокой функциональностью, при этом не занимая много места и не требуя особенного дополнительного оборудования. Для работы с большими объёмами деталей и в промышленном производстве они, как правило, не подходят.

Тем не менее и на крупных предприятиях возникает необходимость изготовления миниатюрных изделий — например, при производстве часовых механизмов. В таких случаях используются особо точные модели для серийного и мелкосерийного производства.

Регулировка и ремонт задней бабки

Первоначальная регулировка данного элемента производиться специалистами на заводе. Длительная эксплуатация приводит к нарушению этих регулировок. Это ухудшает показатели точности обработки. Поэтому необходимо периодически проводить регулировку. Она направлена на возвращение параметров узла в исходное положение. Регулировка включат следующие операции:

• величины люфта образовавшегося между направляющими станины и основанием узла;
• минимальных зазоров в передних и задних подшипниках крепления пиноли (для моделей у которых пиноль вращается);
• устранение возникшего смещения центра относительно шпинделя.

Для проверки в шпинделе зажимают стальной вал диаметром, например 100 мм и длиной около 500 мм. С другой стороны его зажимают пинолью. Величина выбранного вала зависит от характеристик станка. На направляющих станины устанавливают специальную стойку, снабжённую индикаторной головкой. Её перемещают вдоль установленной болванки и производят измерения параметра смещения. При необходимости производят регулировку положения центра упора.

Периодичность проверки, порядок регулировки указаны в паспорте каждого станка. Опыт профессионалов показывает, что целесообразно проводить такие проверки один раз в полгода. Нарушение параметров, выход из строя превращает агрегат в токарный станок без задней балки. Проведение плановых профилактических осмотров на предприятиях проводят опытные наладчики. Они могут квалифицированно определить изменение параметров и появившиеся неисправности.

После проверки может возникнуть необходимость на проведение восстановительных или ремонтных работ. Ремонт задней бабки токарного станка позволяет устранить неисправности и восстановить следующие параметры:

• точность стыковки станины с корпусом узла;
• высоту расположения шпинделя и пиноли.

Ремонт этого узла предполагает проведение работ над пинолью, винтом подачи, механизмов крепления.

Самым трудоёмким считается восстановление точности отверстия, в котором закреплена пиноль. От этого зависит центровка со шпинделем. Основным способом ремонта является расточка с последующей доводкой. При окончательной установке применяют акрилопласты, например, стиракрил марки ТШ. Этими материалами устанавливают высоту расположения центра упора и точность посадки. Подобный способ ремонта менее затратен, чем расточка и изготовление новой пиноли.

Ремонт пиноли производят шлифовкой наружной поверхности. Чтобы восстановить конусное отверстие применяют специальную втулку. Сложность такого ремонта заключается в том, что наружная поверхность цилиндрическая, а внутренняя коническая. Трудность обработки связана с прочностью материала упора. Она изготовлена из легированной стали с последующим закаливанием. Это значительно повышает твёрдость.

После долгой эксплуатации приходиться проводить ремонт отверстий, в которых находятся подшипники. Наиболее эффективным считается замена корпусов на новые. После замены производят подгонку внутреннего диаметра каждого подшипника. Окончательно проверяют наличие радиального биения. Оно должно быть нулевым.

Восстановление отверстия, в котором расположен узел, предполагает следующую последовательность действий:

1. Расточка отверстия, в котором будет расположена пиноль. Это увеличивает начальный диаметр на 3 мм. Поэтому необходимо соблюдать точность обработки, конусность и овальность.
2. В переднюю бабку устанавливают заранее изготовленную оправку. Её внешний диаметр соответствует внутреннему диаметру расточенного отверстия.
3. Вращением шпинделя в передней бабке проверяют величину биения оправки. С помощью этой операции устанавливают центры высот обеих бабок.
4. Производят герметизацию отверстий под пиноль и её крепление.
5. В залитое акрилопластом отверстие помещают пиноль.
6. Дают высохнуть конструкции в течение двух часов.
7. Затем ещё раз проверяют все параметры.

Длительная эксплуатация токарного станка по металлу предполагает проведение периодического осмотра, ремонтных и восстановительных работ с последующей детальной настройкой. Качественно проведенный ремонт повышается надёжность, точность обработки и безопасность.