Историки и археологи говорят, что уже более трех тысяч лет в предметах мебели и для оформления жилища человек применяет детали из дерева. Эти детали исстари выполняют вытачиванием на токарных станках.

Точение это процесс механической обработки крутящейся заготовки, которая зажата торцами между центрами, ось которых совмещается с продольной осью обрабатываемой детали, при помощи резца, двигающегося параллельно этой оси.

Токарные станки

За последние несколько десятков веков устройство станков не изменилось - заготовку фиксируют в центре, приводят во вращение, а нож, который двигается вдоль ее стороны, снимает стружку с заготовки, создавая круглую деталь.

Сегодня устройства токарных аппаратов, применяемых в обработке дерева, различают в зависимости от формы шлифуемых деталей, метода их базирования и типа применяемого инструмента для резки. Их подразделяют на лобовые и центровые.Также отдельно выделяют станки бесцентровые.

В свою очередь, станки центровые бывают с механической и ручной подачей резца.

Станки с ручной подачей резца

Наиболее просто устроены  станки токарные с подручником. В них на основание устанавливают горизонтальную линейку-подручник, на которую мастер опирает стамеску (резец), вытачивая круглую деталь из вращающейся квадратной заготовки. При этом, как и в старые  времена, для черновой грубой обточки шаблона применяют резец, который выглядит как плоская стамеска с лезвием полукруглой формы и называется рейер. Средняя его часть снимает первую стружку толщиной 1-2 миллиметра, а в последующих проходах функционируют по очереди правая и левая сторона рейера. Токарная чистовая обработка выполняется стамеской-мейселем с острым наконечником, а также токарными фасонными резцами.

Продольный профиль детали размечают вручную, а проверяют на глаз или с применением трафарета. Диаметр замеряют штангенциркулем.

На станках токарных с подручником качество обработки полностью зависит от опыта и глазомера оператора. При этом добиться одинакового профиля подряд у нескольких деталей, в особенности со сложными линиями и различными переходами, не всегда удается. Более того, ручная работа на таком оборудовании имеет маленькую производительность и высокую трудоемкость.

Станки токарно-копировальные для деревообработки

Наиболее  эффективными являются станки токарно-копировальные, в которых инструмент для резки зафиксирован на суппорте, который перемещается по направляющим основания.

В таких аппаратах резцы устанавливают в суппорте так, что при ходе вместе с ним вдоль оси заготовки могут перемещаться поперек. Величину этого передвижения в каждой точке задает копир.

Копир это металлическая пластина, с краю которой есть профиль, соответствующий долевому профилю обработанной заготовки.

Копировальные токарные станки в зависимости от типа применяемого режущего инструмента делятся на оборудованные не вращающимися резцами, на фрезерные станки, где ось их вращения параллельна оси обрабатываемой детали, и фрезерные станки, где ось вращения перпендикулярна оси обрабатываемой детали.

В аппаратах первого типа заготовка обрабатывается за одно прохождение суппорта последовательно двумя ножами. У первого ножа поперечное U-образное сечение, и он выполняет грубую обработку детали, придавая ей форму цилиндра. Второй, заостренный, создает окончательную форму детали по копиру.

Во фрезерных станках, где ось вращается параллельно оси обрабатываемой детали, обработку выполняет крутящаяся фреза с большим числом зубьев, положение которой при продольном ходе суппорта задает копир. В этом станке обработка происходит двумя резаками большого диаметра, первая боковыми зубьями оцилиндровывает квадратные заготовки, а вторая заостренными верхними зубьями формирует профиль основания детали.

В станках третьего вида заготовка обрабатывается боковой стороной, которая расположена горизонтально к цилиндрической фрезе или боковой и торцевой основаниям.

В первом случае можно выполнять фрезерование деталей конической или цилиндрической формы с неглубоким профилем, наименьший радиус которого не более радиуса режущего инструмента. А во втором при одновременном повороте угла обрабатываемой детали и продольного передвижения резака можно фрезеровать винтовую резьбу и прочие вогнутые и рельефные винтовые основания, а также вставленные друг в друга две спирали.

Для этого можно применять  станок, основной узел, которого иногда оборудуется фрезерным механизмом с горизонтальным электродвигателем для фрезеровки винтовых оснований, выборки каннелюр и фрезерования многогранных деталей.

Токарные копировальные станки, оборудованные не вращающимися резцами, имеют очень высокую производительность. Но их огромный недостаток это высокая шершавость обработанной детали и вероятность появления на ней сколов, что связано с большим снятием припусков при срезании поперек.

Во фрезеровочных станках, где ось вращения параллельна оси обрабатываемой детали, конечное формирование детали осуществляется крутящейся фрезой с большим числом зубьев, по виду похожей на круглую пилу. При этом каждым удаляемый ее зубом припуск не большой. Потому, несмотря только на поперечное срезание, качество обрабатывания на таких станках существенно выше.

Наименьшую шершавость заготовки дают аппараты третьего вида, с фрезой, которая срезает припуск вдоль волокон заготовки.

Рабочее перемещение основного узла с резаком в токарно-копировальных аппаратах может осуществляться вручную, с помощью пары «гайка винт» и маховика, а в автоматических станках - отдельным приводом. Перемещение инструмента поперек и его соблюдение формы копира обеспечивается благодаря постоянному прижиманию к нему - пружиной или пневматическим цилиндром.

Из-за особенностей профиля применяемых копиров и фрезы все токарные копировальные автоматические станки не могут для точеных элементов обеспечить формирование плоских оснований, которые расположены перпендикулярно, к примеру, плоскостей торца, а также круговых канавок.

Потому все такие аппараты по заказу оборудуют суппортами для поперечного обрабатывания, которые устанавливают сверху, над несущей частью. Каждый такой механизм это гидро - или пневмоцилиндр, на конце которого прикрепляется резец одно или двухсторонний. У основных узлов, которые передвигаются вдоль заготовки, размер поперечного хода инструмента настраивается. Такие узлы в работу включаются после окончания образования формы детали. Благодаря передвижению цилиндрического стержня с резцом вперед подрезаются торцы и уступы профиля, создаются выемки и прорезаются канавки различной величины.

Серьезным недостатком у токарно-копировальных станков всех типов является наличие металлического копира, который увеличивает стоимость изделий и задерживает перенастройку аппарата на производство деталей другой формы.

Потому примерно лет 15 назад автоматические токарно-копировальные станки были оборудованы Числовым Программным Управлением (ЧПУ) чтобы настраивать поперечный и продольный ход резака и их синхронизации со скоростью вращения обрабатываемой детали. Это дало возможность целиком отказаться от применения копиров, что привело к повышению гибкости станка и увеличению его производительности из-за снижения времени для настраивания.

Длиннолезвийные станки

Многие фирмы изготавливают токарно-копировальные длиннолезвийные станки с суппортом, который перемещается вертикально. Основной в них инструмент профильный ножик, который установлен под углом к оси заготовки. Этот ножик размещен в параллельной плоскости к оси вращения заготовки.

В процессе работы аппарата режущий инструмент, длина которого всегда длиннее заготовки, опускается вниз и понемногу срезает припуск, образовывая нужный профиль.

У этого метода отделки имеются серьезные недостатки. Во-первых, при контакте резака с заготовкой можно заметить поперечное резание, что серьезно увеличивает шершавость готового изделия и приводит к появлению трещин, которые нельзя убрать последующей шлифовкой. Во-вторых, сама сталь для резака, их профилирование и заточка стоят весьма дорого.

Потому применение токарных длиннолезвийных станков для изготовления одного или нескольких изделий малоэффективно.

Достоинство этих станков по сравнению с остальными это вероятность полной обработки заготовки, в том числе за один проход происходит подрезка торцов, вырезание выемок и другое, что определяется формой применяемого ножа.

Токарные станки для мелких деталей

В деревообработке много производится мелких точеных изделий - шариков, ручек для мебели и ручного инструмента, колец для гардин и прочих.

Применять для их изготовления автоматические токарно-копировальные станки малоэффективно, прежде всего, из-за проблем с загрузкой маленьких заготовок.

Потому для производства точеных мелких изделий разработали специальные аппараты. Их главное отличие - консольное крепление заготовки в полой оси передней балки и наличие устройства для ее шагового передвижения через эту ось.

Заготовка обрабатывается поочередно двумя или тремя ножами, которые закреплены в отдельных суппортах. Выдвинутая через ось на нужную длину заготовка прикрепляется в патроне с четырьмя кулачками и начинает вращаться. Первый профильный нож, размещенный сбоку от нее, выдвигается вперед и создает боковую поверхность детали. Далее он возвращается в начальное положение и свою работу начинает нож, закрепленный в заднем узле станка. С помощью него шлифуется торец детали и в то же время может просверливаться отверстие оси. После этого третьим ножом, который  установлен на задней стороне аппарата, готовое точеное изделие отделяется, кулачки патрона хватку ослабляют, и оставшаяся обрабатываемая деталь продвигается вперед, после этого цикл обработки начинается снова.

Станки для вытачивания колец из дерева отличаются тем, что профильный нож, размещенный со стороны заднего узла, идет вперед, а потом вбок, вырезается сначала отверстие кольца, а далее поверхность внутри, после этого третий - нож отделяет готовое кольцо от заготовки.

Станки лоботокарные

Лоботокарные станки используют для обрабатывания плоских деталей типа диска большого сечения в основном с торцевой стороны. Заготовка фиксируется на планшайбе оси станка. Нож с узким лезвием устанавливается в держателе на крестовом узле, смонтированном на стойке.

Установка ножа на крестовом узле дает рабочее перемещение вглубь, вперед обрабатываемой детали и в сторону, к краю.

Перемещение резца к центру обрабатываемой детали в процессе работы станка приводит к изменению скорости обработки, что принуждает применять в его устройстве автоматический компенсирующий механизм, который будет поддерживать неизменную скорость.

Временами лоботокарные механизмы входят в состав токарно-копировальных аппаратов. Бывают также устройства лоботокарных станков, в которых движение планшайбы объединено с боковой подачей ножа. Это позволяет вырезать изделия в форме эллипса.