Методы точения древесины на токарном станке.

Устройство токарного станка для точения древесины

Изготовить вручную цилиндрическую деталь хорошего качества — сложная задача. Гораздо быстрее и точнее можно сделать такую деталь на токарном станке. Токарные станки предназначены для изготовления (точения) деревянных изделий, имеющих в поперечном сечении форму круга.

Токарные станки различных конструкций с ножным и ручным приводом люди научились применять очень давно (рис. 25). На них вытачивали из древесины детали прялок, столов и стульев, посуду и многие другие изделия. В России только механик А.К. Нартов разработал и изгото­вил около 40 конструкций различных токарных станков. Один из них приведен на рисунке 26.

На большинстве современных промышленных предприятий применяют токарные станки различных конструкций и назна­чения, в том числе станки-автоматы и станки с программным управлением (ПУ).

           Рис. 25. Древний токарный станок     Рис. 26. Токарный станок Нартова

Школьные мастерские обычно оборудованы токарными станками моделей ТД-120 (рис. 27) и СТД-120М (рис. 28).

Станок ТД-120 имеет станину с направляющими 7 (рис. 27). На направляющих станины размещена передняя бабка 2, в кото­рой установлен шпиндель 3, соединенный клиноременной пере­дачей 4 с электродвигателем 5. На направляющих станины установлены подручник с ка­реткой 6 и задняя бабка 7. Задняя бабка состоит из выдвижной втулки (пиноли), винтовой передачи, маховика и центра.

Рис. 27. Токарный станок для обработки древесины ТД-120: а — общий вид: 1 — станина с направляющими; 2— передняя бабка; 3— шпиндель; 4— ременная передача; 5— электродвигатель; подручник с кареткой; задняя бабка; 8— кнопки «Пуск» и «Стоп»; б — кинематическая схема

Шпиндель станка установлен в передней бабке на шари­коподшипниковых опорах. Передняя бабка служит опорой ле­вому концу заготовки, задняя бабка — правому концу заготовки, подручник с кареткой — режущему инструменту. Включают и выключают станок кнопками 8 «Пуск» <Стоп».

На рисунке 28 изображено аналогичное устройство станка "Д-120М.

На шпиндели станков навинчивают патрон (рис. 29, о), планшайбу (рис. 29, б) или трезубец (рис. 29, в), в которых крепят в обрабатываемые заготовки.

Рис. 28. Токарный станок для обработки древесины СТД-120М:

1 — основание (стол); 2— электродвигатель; 3— станина; 4— ограждение ременной передачи; 5— кнопочный выключатель; 6— светильник; 7— передняя бабка; 8 — шпиндель; 9 — подручник с кареткой; 10— задняя бабка; 11 — защитный экран

Рис. 29. Шпиндельные приспособления для крепления заготовок при точении: а — патрон; б — планшайба; в — трезубец

Рис. 30. Крепление детали: а — в патроне винтом; б — трезубцем с поджатием центром задней бабки

Патрон применяют для крепления коротких и небольшого диаметра заготовок. Заготовку крепят в патроне винтом 1С. 30, Трезубец применяют для крепления длинных заготовок поджатием их центром задней бабки (рис. 30, б). Поджатие осуществляют вращением маховика задней бабки, который перемещает пиноль с центром при помощи винтовой передачи. Закрепленные в патроне и трезубце заготовки точат путем перемещения стамески вдоль оси вращения заготовки. Такое точение называют продольным. Если необходимо точить заготовку небольшой длины и большого диаметра, например для изготовления тарелок, шка­тулок, дисков, то ее крепят шурупами к планшайбе (рис. 31, а). (Планшайба в переводе с не­мецкого означает «плоский диск».) Под шурупы на заго­товке вначале по планшайбе размечают, а затем прокалыва­ют шилом или просверливают глухие (несквозные) отверс­тия глубиной, равной длине ввинчиваемой части шурупа. Для разметки положе­ния шурупов заготовку при­кладывают к планшайбе и че­рез отверстия на ее обратной стороне очерчивают места расположения шурупов на заготовке (рис. 31, а). Шурупы не должны входить в обрабатываемую часть заго­товки, для чего на заготовке очерчивают, а затем стамеской над­резают линию глубины расположения шурупов (рис. 31, б).

Плоские заготовки на планшайбе обрабатывают переме­щением стамески перпендикулярно оси вращения заготовки. Та­кое точение называют поперечным (торцовым, лобовым), так как заготовку обрабатывают с торца.

Детали конической формы точат при одновременном перемещении стамески вдоль и перпендикулярно оси вращения заготовки. Такое точение называют продольно-поперечным.

Рис. 31. Крепление (а) и точение (б) заготовки на планшайбе

Вращательное движение заготовки при точении называ­ют главным движением резания, так как без него вообще невоз­можно точение. Поступательное движение стамески называют вспомогательным, то есть движением подачи. Главное движе­ние резания на кинематических схемах обозначают VT, вспомо­гательное — Vs.

Вначале заготовку обтачивают на малой частоте враще­ния (п = 710 для ТД-120 и п = 770 для СТД-120М), пока не умень­шится ее биение. При небольшой частоте вращения шпинделя обрабатывают также заготовки большого диаметра.

Окончательно и начисто обработку заготовок проводят на большой частоте вращения (п = 1000 для ТД-120 и п = 1450 для СТД-120М). Необходимую частоту вращения шпинделя по­лучают, устанавливая ремень ременной передачи на шкивы различных диаметров. На кинематической схеме токарного станка (рис. 27, б, с. 40) изображены электродвигатель М, клиноременная передача, веду­щий шкив, насаженный на вал электродвигателя, и ведомый шкив, находящийся на шпинделе. Шпиндель приводится во вра­щение от электродвигателя через клиноременную передачу. Винтовой механизм задней бабки, изображенный на кинемати­ческой схеме, преобразует вращение ручки маховика в поступа­тельное движение центра задней бабки.

Технология точения древесины на токарном станке

Процесс резания при точении на токарном станке заклю­чается в снятии поверхностного слоя обрабатываемой заготовки в виде стружки. При этом заготовка вращается, а стамеска пере­мещается относительно заготовки (рис. 32).

Рис. 32. Точение на токарном станке

Подготовка заготовки для точения на токарном станке может включать: отрезку заготовки по длине с учетом припус­ков на торцах, осмотр ее внешнего состояния, разметку центров вращения заготовки, придание заготовке формы, близкой к ци­линдрической. Если торец заготовки имеет форму квадрата, то для нахождения центров вращения на торцах проводят диагона­ли и на их пересечении шилом накалывают отверстия (рис. 33). Затем рубанком сострагивают ребра, придавая заготовке форму восьмигранника. После этого заготовку крепят на станке.

Рис. 33. Подготовка заготовки для точения: а— измерение; б— разметка окружности, касательных и ребер восьмигранника; в — размеченный торец

Для точения заготовок из древесины используют различ­ные стамески (рис. 34) и другие режущие инструменты.

Желобчатые полукруглые выпуклые (рис. 34, а) и вогнутые (рис. 34, б) стамески, применяют для черновой обработки заготовок, а косые (рис. 34, в) — для чистовой, окончательной обработки поверх­ностей, а также для подрезания торцов и вытачивания конусов.

Режущая часть токарных резцов, называемая лезвием, име­ет клиновидную форму и состоит из передней и задней поверхнос­тей, образующих на пересечении режущую кромку. На рисунке 35 изображено лезвие плоской косой стамески.

Передней поверхностью лез­вия называют ту поверхность, по которой сходит срезаемая стружка.

Задней называют поверх­ность, обращенную к обрабатыва­емой заготовке.

Угол между передней и зад­ней поверхностями называют углом заострения лезвия (3 ((3 — «бе­та», буква греческого алфавита) (рис. 35).

                                                          А              б            в

Рис. 34. Стамески для токарных работ: а — желобчатая полукруглая выпуклая; б — желобчатая полукруглая вогнутая; в — плоская косая

Рис. 35. Лезвие плоской косой токарной стамески: / — передняя (задняя) поверхность; 2— носок; — режущая кромка;  — пятка

Чем острее режущая кромка, тем легче и чище она обрабаты­вает поверхность. Тупая режущая кромка создает шероховатую и вор­систую обработанную поверхность.

Остроту режущей кромки можно проверить осмотром ее под лупой или микроскопом. Угол заострения лезвия измеря­ют угломером. Этот угол может изменяться от 20° при точении мягкой древесины и чистовой обработке до 40° при точении твердой древесины и черновой обработке. Переднюю и заднюю поверхности затачивают на наждач­ном круге, при этом плоскую стамеску перемещают вдоль оси вращения круга (рис. 36, о), а полукруглую стамеску поворачива­ют, как показано на рисунке 36, б.

Заточку стамесок выполняет только учитель! Затем лезвие правят, снимая заусенцы и затачивая его круговыми движениями на наждачном бруске (рис. 37, а), плотно (без зазора) прижимая переднюю или заднюю поверхность к плоскости бруска (рис. 37, б).

Аналогично доводят лезвие на мелкозернистом бруске (рис. 37, в), который называют оселком. По гладким передней и задней поверхностям разрезаемая древесина скользит легче, что уменьшает силу резания и улучша­ет качество обработки.

Косые стамески бывают с односторонней и двухсторон­ней заточкой. Они имеют срезанную под углом ф (ф — «фи», буква греческого алфавита) наклонную режущую кромку (рис. 34, б; 35).

Рис. 36. Заточка лезвия стамески на наждачном круге

Рис. 37. Правка и доводка лезвия стамески на наждачном бруске

Перед изготовлением детали выполняют наладку и на­стройку станка. Для этого подготавливают и надежно закреп­ляют обрабатываемую заготовку. Подручник настраивают и на­дежно крепят так, чтобы расстояние от него до обрабатываемой поверхности заготовки составляло 2...3 мм. Для проверки зазора заготовку поворачивают вручную на 2-3 оборота.

После этого выбирают и устанавливают нужную частоту вращения шпинделя. Подбирают заранее и раскладывают необ­ходимые режущие и измерительные инструменты. Если центр задней бабки в станке не вращается, то его смазывают машинным маслом (2-3 капли).

Перед точением надевают защитные очки, включают ста­нок, берут стамеску в правую руку, устанавливают на подручник, не касаясь заготовки, и прижимают ее к подручнику левой рукой сверху, как это показано на рисунке 32, с. 45.

Вначале выполняют черновое (грубое) точение полукруглой стамес­кой. Медленно подводят лезвие к вра­щающейся заготовке и его серединой снимают стружку. Затем плавно пере­мещают стамеску влево или вправо, срезая слой древесины левой или пра­вой частью закругленного лезвия. Для чистового точения заготовки оставля­ют припуск 3...6 мм на обработку до нужного диаметра детали.

Чистовое точение выполняют косой стамеской. Стамеску опирают на подручник ребром со стороны ту­пого угла, как это показано на рисунке 38, а, б (б— вид сверху).

Нельзя допускать врезания острого угла стамески в заготов­ку! Это может привести к выбросу стамески и травматизму!

Чистовое точение косой стамеской учащимся запрещается!

Конусы точат с большего диаметра на меньший. Так луч­ше и чище подрезаются волокна древесины. Контроль размеров заготовки осуществляют штангенциркулем только после отключения станка и полной остановки шпинделя.

Прямолинейность поверхностей проверяют на просвет путем накладывания линейки на деталь (рис. 39).

Рис. 38. Приемы чистового точения б ^

 Рис. 40. Шлифование цилиндрической детали колодкой

Рис. 39. Проверка прямолинейности цилиндрической поверхности линейкой

При необходимости деталь обрабатывают шлифовальной колодкой (рис. 40).

Хорошие результаты дает полирование сухой детали брус­ком из более твердой древесины. При этом на поверхности заготовки от нагревания расплавляется целлюлоза, входящая н состав древесины, которая обволакивает тонким слоем об­работанную поверхность. Перегрев в зоне полирования дает декоративную отделку в виде подгоревшей древесины желтого, коричневого и черного цветов.

После остановки станка заготовку снимают, пилой с мел­кими зубьями отрезают шейки и торцы и зачищают их напиль­ником или шлифовальной шкуркой.

Хорошо поддаются обработке детали из сухой древесины березы, липы.

 Плохо — из древесины хвойных пород и осины, особенно сырой.

Правила безопасности:

1.     Не включать станок без разрешения учителя.

2.     Не включать станок без огражденной ременной передачи.

3.     Не опираться на части токарного станка.

4.     Не класть инструменты и другие предметы на станок.

5.     О всех неисправностях в станке и электропроводке немед­ленно сообщать учителю.

6.     Надежно крепить заднюю бабку станка.

7.     Проверить заготовку, чтобы она не имела трещин.

8.     Надежно крепить заготовку.

9.     Перед работой на токарном станке надо тщательно гото­вить рабочее место: убрать всё лишнее со станка и вокруг него, подготовить и разложить только нужные инструменты и приспособления.

10. Проверить рабочий инструмент. Ручки должны быть без трещин и прочно насажены.

11. Заправить одежду. Застегнуть все пуговицы. Длинные волосы убрать под берет.

12. Перед пуском станка надеть защитные очки.

13. В процессе точения периодически останавливать станок и поджимать деталь, центром задней бабки, устраняя зазоры.

14. Периодически, по мере срезания поверхности, в период остановки станка подводить подручник к поверхности заготов­ки на 2...3 мм, проворачивать заготовку вручную на 2...3 обо­рота и надежно крепить подручник.

15. Во время работы не отвлекаться, не отходить от станка.

16. Все настроечные операции проводить только при отклю­ченном и остановленном станке.

17. Не обрабатывать деталь вблизи трезубца.

18. Не останавливать заготовку руками.

19. О всех неисправностях сообщать учителю.

Прежде чем начинать точение, изучают технологическую карту обработки изделия. В таблице приве­дена технологическая карта изготовления изделия картофеле­мялка.

Изготовление изделий на токарном станке

Точение кубка

 При изготовлении кубка в патрон вколачивают деревянную болванку и навертывают его на шпиндель. Болванку обтачивают и придают ей черновую форму кубка. Затем приступают к вытачиванию внутренней полости. Для этого ставят подручник поперек направляющих станины и продвигают его к торцу, а полукруглую стамеску поворачивают желобком книзу и, поставив ее слегка наискось, нажимают слева направо от центра вращения. Получается довольно глубокая впадина (углубление), которую окончательно растачивают выточками-крючками соответствующей формы. Вытачиваемые полости и отверстия проверяют нутромером. При точении надо следить, чтобы внутренняя выемка была гладкая, а стенки — равномерной толщины.

                                        Точение кубка: а — общий вид, б — разрез

После выточки внутренней полости выполняют наружную обработку кубка. Наиболее тонкие части изделия, такие, как ножка, обтачивают в конце работы.

Точение вазы

Общий принцип точения вазы такой же, как и точение кубка. Различие в том, что кубок точат целиком, а вазу частями.

                          Точение вазы: а1 — колонка-ножка, б— полая часть

 Сначала вытачивают колонку-ножку, затем верхнюю полую часть и наконец нижнюю — цоколь вазы. Выточив колонку на трезубце обычным путем, заготовляют кусок древесины и согласно рисунку вытачивают из него верхнюю часть, в центре которой центровым сверлом делают углубление для колонки и срезают ее, затем вытачивают цоколь, используя при точении чашечный патрон. В нижней части также делают углубление для нижнего конца ножки. Закончив точение отдельных частей, их собирают на клею. Когда клей просохнет, изделие отделывают на станке.

Точение шкатулки

Шкатулку собирают из трех частей: самой шкатулки, крышки и кнопки крышки. Сначала вытачивают крышку и в центре высверливают отверстие для кнопки, затем точат шкатулку и кнопку; причем внутреннюю часть крышки вытачивают окончательно, а наружную только вчерне.

                                                           Точение шкатулки

Крышку отрезают и приступают к вытачиванию самой шкатулки. На выточенную шкатулку надевают вчерне крышку и обтачивают ее сверху начисто. Готовые части склеивают, изделие просушивают и отделывают.

Точение бочонка

 Для изготовления бочонка с крышкой применяют способ одноцентрового точения, то есть заготовку устанавливают консольно на шпинделе передней бабки. Заготовку обтачивают в цилиндр, затем обрабатывают ее свободный торец и делают в нем выточку согласно чертежу или образцу.

Когда выточка сделана, край ее растачивают под фальц притвора. Диаметр выточки делают равным диаметру внутренней полости бочонка; диаметр фальца притвора должен быть равен половине толщины обработанной стенки бочонка. Высоту фальца делают в зависимости от величины бочонка. Обычно глубину фальца притвора делают 5—8 мм.

                                                    Точение бочонка

Закончив обработку внутренней части крышки, выполняют приближенную обточку ее наружной поверхности, оставляя для доводки 1—2 мм. Затем крышку отрезают от заготовки и приступают к выточке внутренней полости, подрезав торец заготовки. Когда полость бочонка готова, обтачивают наружную поверхность, оставляя на доводку 1—2мм, и приступают к выточке фальца притвора на бочонке. Для этого от наружной кромки отмеряют высоту его, равную высоте фальца крышки, и острым углом прямой стамески делают подрез.

Для обеспечения плотного притвора стенки фальцев бочонка и крышки должны быть цилиндрическими, а высота фальца бочонка должна быть ниже фальца крышки на 0,2—0,3 мм.

Чтобы крышка надевалась на остов бочонка без задиров волокон, на наружной кромке его делают мелкую фаску. Затем насаживают крышку на остов бочонка и совместно доводят их наружные диаметры до нужных размеров. Незаметность притвора зачастую достигается тем, что на наружной поверхности бочонка делают проточки, имитирующие обручи.

Изготовленный бочонок отрезают от заготовки. Для украшения бочонок часто делают из комбинированной древесины.

Последовательность точения бочонка: выбор заготовки, вставка в патрон приточенного конца, округление, отторцовка конца, разметка, внешняя обточка крышки (первичная), внутренняя выточка крышки, внешняя обточка крышки (вторичная) и ее срезка, отторцовка конца после срезки, обточка бочонка (первичная), внутренняя выточка бочонка, выточка фальцев, проточка фальцев по крышке, чистовая обточка бочонка вместе с крышкой, шлифовка шкуркой, покрытие лаком, отрезка бочонка от заготовки.

Точение рюмки

Точение рюмки выполняют в последовательности, указанной на рисунке.

Последовательность точения рюмки: а — вытачивание цилиндра по максимальному диаметру изделия, б— разметка и обтачивание внешней поверхности, в— растачивание внутренней полости, г— вытачивание ножки и основания, д — лакирование и отрезание изделия, е — готовые изделия

Точение русской матрешки

Вначале протачивают внешнюю сторону нижней части основания, затем внутреннюю полость, делают переход для надевания верхней части и отрезают заготовку.

Верхнюю часть игрушки вначале вытачивают с внешней стороны. Затем растачивают внутреннюю полость, протачивают уступ по диаметру выточенной нижней части матрешки.

Точение русской матрешки: а — вытачивание цилиндра, б— разметка и обтачивание внешней поверхности, в — растачивание внутренней полости и вытачивание уступа, г — отрезание основания игрушки, д — разметка и выгачивание верхней части игрушки, е — растачивание внутренней полости и протачивание уступа, ж— подгонка и протачивание в сборке, з — отрезание изделия, и— ютовое изделие

Нижнюю часть игрушки надевают на верхнюю. После их подгонки на поверхности игрушки делают риску — отметку. Выточенная матрешка хорошо закрывается всегда только в одном положении. В собранном состоянии игрушку окончательно вытачивают, отделывают и грунтуют под последующее раскрашивание. При изготовлении семейства матрешек, вставляемых одна в другую, вначале вытачивают самую маленькую. В этом случае внутренние полости последующих матрешек вытачивают под размер предыдущей. Следует иметь в виду, что место разъема у всех матрешек данного семейства должно быть в одной плоскости.

ВАЗУ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ

На Руси испокон веку мастера точили деревянную посуду. Если не предполагалось её раскрашивать, то резали поперек волокон древесины. Изделие при этом получалось красивее, чем при обработке вдоль волокон - лучше выявлялась структура древесины.

Хочу рассказать о вполне доступном процессе изготовления деревянной посуды на любом, в том числе самодельном, токарном станке - были бы лишь центры, в которых устанавливается заготовка, да косячок-резец.

Как показала практика, лучше использовать самодельные резцы из плоских напильников и надфилей - сталь у них тверже, чем у обычных станочных.

Нагляднее всего представление о процессе изготовления дает так называемая технологическая карта. Поэтому в этой форме и изложены последовательность операций и применяемый на каждом из этапов инструмент.

Защитно-декоративное покрытие токарных (точеных) изделий

Простейшим способом отделки изделий является покрытие их с помощью тампона или кисти масляным или нитролаками, но предварительно необходимо хорошо отшлифовать шкуркой и загрунтовать порозаполнителем КФ (для древесины светлых пород) и КФ-3 (для древесины красного дерева и др.).

Лучший результат нанесения лака достигается пульверизатором или способом окунания в него точеного изделия. При покрытии нитролаком первый слой просушивается 15—20 мин, затем шлифуется пастой или мелкозернистой шкуркой. После этого наносится второй и последующие слои лака.

При необходимости выточенные изделия перед лакированием покрывают морилкой, имитирующей ценные породы. На мореной поверхности хорошо смотрятся вырезанные резцами (штихелями) узоры или проточенные на станке канавки, углубления, полоски. Красиво смотрятся изделия, отделанные выжиганием и обжиганием. Кроме обычной иглы электровыжигательного аппарата часто применяются различные формочки (крючки) из проволоки, штемпеля. Различные узоры можно сделать спиралью, насаженной на жало паяльника. Нередко выжиганием получают контурный рисунок для последующего раскрашивания. Контур препятствует растеканию краски. Рисунок для выжигания можно выполнить на бумаге, затем проколоть по контуру иглой. Бумагу или кальку с отверстиями накладывают на изделие и припудривают тампоном толченым углем. Когда шаблон снимают, на изделии остается контурный рисунок, который можно раскрасить акварелью и покрыть лаком. Для раскраски можно использовать гуашь, но, чтобы не пачкалась и не текла при раскрашивании, в нее добавляют немного жидкого столярного клея или водоэмульсионной краски. Краска немного обесцвечивает тона. Яркими выглядят изделия, раскрашенные анилиновыми красками. Они разводятся в воде и наносятся кистью. Изделие перед этим обязательно грунтуется. В качестве грунта можно использовать клейстер, который наносится тампоном или губкой. Грунтовка проводится два-три раза с интервалами на просушку в 10 ч.

Окрашивать точеные изделия можно и масляными красками, но в этом случае применяется грунт, состоящий из одной части желатина (столярного клея) и пяти частей зубного порошка.

Ручки, рукоятки, веретена и другие изделия после обработки шлифовальной шкуркой окунаются в лак ПФ-283 (бывший 4С) и сушатся в течение 24 ч. Затем по лакированной поверхности наносятся черной тушью рисунки, надписи перьевой ручкой. Рисунки раскрашиваются цветной тушью. После этого изделия снова окунаются в тот же лак и сушатся в подвешенном положении.