Окна, двери, перегородки, полы, подвесные потолки...("Сделай сам" №4∙2005)

Как самому сделать токарный станок

В.В. Попов

Токарный станок — принадлежность не только больших механических заводов или мастерских: слесарной, столярной и т. п. Токарный станок — полезная вещь и для индивидуальных умельцев. Как быть, если купить небольшой токарный станок заводского производства дорого? А нельзя ли токарный станок сделать самому из имеющихся недефицитных материалов? Оказывается, можно. Такими токарными станками пользовались при кустарном производстве в не столь далеком прошлом. Конечно, по производительности труда этот токарный станок уступает заводскому, так как он приводится в движение механическим путем. Но если есть возможность к нему приспособить электродвигатель, то такой станок станет хорошим подспорьем в вашей личной мастерской.

Общее свойство всех токарных станков одно — обработка деталей деревянных, пластмассовых, костяных или металлических производится при вращении самой детали и при неподвижном обрабатывающем инструменте. Неподвижность инструмента условна, так как стамеску или резец приходится определенным образом передвигать относительно обрабатываемой детали. И тем не менее, основываясь на этом общем свойстве всех токарных станков, можно изготовить несложный так называемый лучковый ручной станок (рис. 1).

Рис. 1

Сделать этот станок, как видно из рисунка, нетрудно. В нем важную роль играют стальные центры, в качестве которых можно использовать, на худой конец, гвозди, но лучше болты с резьбой М6, М8, M10 или M12. Концы этих болтов следует запилить напильником на конус. Кончик конуса необязательно делать острым. Пускай он будет несколько притупленным. В двух деревянных стойках просверливаем дырки такого диаметра, который соответствует нашим болтам. Понятно, что дырки должны быть просверлены на абсолютно одинаковой высоте от основания. Через них продеваем болты остриями друг против друга. На болты навинчиваем гайки. Последние не позволят нашим центрам подаваться назад.

У лучкового ручного станка имеется подручник, или опора для резца. Подручник изготавливают из двух дощечек, свинченных или приклеенных под прямым углом друг к другу. Вертикальную дощечку подручника лучше немного скосить. Целесообразно на нее прикрепить полоску железа, чтобы стамеска, упираясь боком, не врезалась в дерево. В горизонтальной дощечке подручника делают прорезь а, чтобы подручник можно было или приблизить или отдалить от обрабатываемой детали. Через эту прорезь и отверстие в основании проходит винтовой пробойник с шайбой либо болт с шайбой. Для того чтобы подручник можно было перемещать вдоль обрабатываемой детали, в основании просверливают несколько дырок б, в которые и завинчивают пробойник.

Деревянную деталь, предполагаемую для обработки, завинчивают плотно гайками центровых болтов так, чтобы она надежно держалась, свободно вращаясь. Если в процессе работы деталь раскачивается, то необходимо сблизить немного центры, подтянув гайки. Обработка деталей на таком станке происходит при вращении их в одну сторону. При обрат ном вращении наш резец простаивает. При всех неудобствах такой токарный станок может помочь нам изготовить более сложный, а также и более производительный токарный станок (рис. 2), на котором мы могли бы изготавливать множество полезных вещей: шахматы, шашки, ножки для разных видов мебели и т. п. Тот, кто решит построить для себя токарный станок, изображенный на рис. 2, не пожалеет затраченного труда. Этот труд вознаградится с лихвою.

Рис. 2

Резцы. Расскажем о резцах для токарного станка. Таковыми резцами могут послужить обычные столярные стамески. Нужны две стамески полукруглые шириной 10 и 20 мм. Эти полукруглые стамески необходимо заточить полуовально (рис. 3,а, б). Необходима также плоская стамеска 20 мм шириною. Ее мы заточим косо, примерно под углом 30° (рис. 3,в). Само лезвие плоской стамески должно быть заточено с обеих сторон (рис. 3,г). На рисунке также показана стамеска сбоку, заточенная неправильно, то есть овально (рис. 3,г). Лезвие правильно заточенной стамески должно быть прямым (рис. 3,г).

Рис. 3

Кроме этих резцов, необходимых для обработки дерева, всякий кусок стали, имеющий в сечении прямоугольную форму, квадратную, круглую, может быть превращен в резец для обработки металла (рис. 4).

Рис. 4

Из старых небольших напильников любой формы (плоских, полукруглых и т. п.) можно изготовить хорошие резцы (рис. 5).

Рис. 5

Для обработки каких-либо мелких деталей резцы можно изготовить из тонкой стальной проволоки. На рис. 5,а,а¹ показан прямо и сбоку самый ходовой резец, сделанный из плоского напильника. На рис. 5,б,б¹ — резец из полукруглого напильника. Этот резец стачивают с плоской стороны, так что само лезвие образуется при полукруглой стороне. На рис. 5,в,в¹ показан резец, сделанный из обратной стороны трехгранного напильника (в — увеличенный вид того же резца). Этот резец необходим для обработки внутренней стороны какой-либо детали.

На рис. 4 показаны резцы из стали квадратного сечения (а, а¹, а² — грабштихель) и из стали круглого сечения (б, б¹).

Прежде чем изготовить резец из напильника, последний следует отпустить (то есть напильник нужно раскалить в печи докрасна и дать остыть на воздухе).

После этого напильник можно будет обработать либо напильником, либо на точильном камне. Закончив изготовление резца из напильника, его необходимо вновь закалить (то есть накалить до ярко-красного цвета и остудить в воде). Точно так же следует поступить при изготовлении резцов из стали. Резец, показанный на рис. 5,в, загибают ударом молотка (после того как отпустят напильник) и только потом обтачивают и закаливают.

При изготовлении резцов из мелких напильников последние нет нужды отпускать. Обработать мелкие напильники можно сразу на точильном камне. Ручки для резцов изготавливают из твердых пород дерева размерами довольно большими.

Шпиндель. Обзаведясь двумя стамесками и хотя бы парой резцов по металлу, можно приступить к постройке токарного станка, показанного на рис. 2. И прежде всего надо заняться изготовлением шпинделя. Это, пожалуй, главная деталь в токарном станке. Это то самое веретено, которое, вращаясь, приводит во вращательное движение и обтачиваемую болванку.

Нам необходим болт длиною 25 см и имеющий резьбу в диаметре 24 мм. Также нам нужны две гайки к нему. Если такой болт найти не удастся (или выточить), его можно заменить другим болтом с меньшей резьбой (М20 или M12). Но в этом случае мы сделаем шпиндель, годный лишь для маленького станка. Найдем центры нашего болта, для чего болт укладываем в углублении двух неподвижных параллельных брусков. Для поисков центров болта нам еще понадобится циркуль (рис. 6).

Рис. 6

Воткнув одну ножку циркуля в брусок, другую располагаем на торце болта. Вращая болт и нанося циркулем спираль на торце, довольно точно можно определить центры на одном и другом концах болта. В этих центрах необходимо просверлить дырки глубиною 6 мм и диаметром 3 мм. Теперь возьмем кусок твердого дерева (клен, дуб, бук) размерами 150х112х112 мм. Кусок дерева должен быть без трещин и сухой. Через середину этого куска сверлим отверстие диаметром чуть меньше диаметра нашего болта. Если болт в диаметре 24 мм, то для высверливания отверстия в древесине берем перку в 20–22 мм. Просверлив отверстие, прикладываем головку болта к одной из сторон куска дерева прямо по центру отверстия. Очерчиваем головку. Стамеской выдалбливаем углубление под эту головку. Она должна войти в углубление хотя бы на половину своей высоты. Затем круглым или полукруглым напильником расширяем (одновременно расшлифовывая) отверстие, в которое потом при помощи молотка осторожно вгоняем болт так, чтобы его головка вошла в приготовленное углубление (рис. 7).

Рис. 7

Теперь продольные края деревянного куска срубаем, стремясь придать ему форму круглой болванки. На болт наглухо навинчиваем одну из гаек. С болта и с гайки придется снять довольно много металла. Удобнее предварительно эту работу сделать грубым напильником. С болта мы частично убираем резьбу, гайку спиливаем с конца. Теперь наш болт можно установить между центрами в лучковый ручной станок и приступить к обработке. Резец следует держать совершенно неподвижно строго по продольному центру обрабатываемой детали (выше центра резец не будет резать, ниже он будет рвать металл). При работе резец нужно смачивать мыльной водой. Если резец берет плохо, можно заменить его напильником. На рис. 8 показаны способы работы напильником. Сточенные поверхности болта и гайки, нужно обработать еще шкуркой. Эти части шпинделя будут вращаться в подшипнике, поэтому их поверхности нужно как следует отшлифовать.

Рис. 8

Для обработки деревянной части шпинделя необходимо вначале взять полукруглую стамеску, которой совершаем грубую работу, придавая деревяшке приблизительно нужную форму. Затем пользуемся плоской косой стамеской. Ею же прорезаем углубления-желобки для шкивов (шкивные бороздки).

Нам необходимо сделать к нашему шпинделю подшипник. Лучше, конечно, если есть возможность приобрести готовый подшипник (и не один, а два), соответствующий по размерам нашему болту. Но если это не удастся, то подшипник можно отлить из баббита (сплав олова 6 %, свинца 78 %, сурьмы 16 % и висмута 0,25 %) или из типографского гарта (сплав свинца 50 %, олова 25 % и сурьмы 25 %). Для отливки необходимо выточить модель той части нашего шпинделя, которая будет вращаться в подшипнике. Причем все размеры модели должны быть хотя бы на 1 мм меньше соответствующей части шпинделя. Изготавливаем форму для отливки подшипника. Она может быть деревянной. Размеры основания ящика-формы 36х36 мм. По высоте ящик равен нашей модели. Саму модель мы устанавливаем на середину дна ящика, прихватывая ее гвоздем (рис. 9).

Рис. 9

Расплавленный металл заливаем в форму, не обращая внимания, если она даже начнет дымить. Для ускорения охлаждения прикладываем осторожно к форме мокрую тряпку. Вынув из формы отливку, опиливаем ее со всех сторон напильником. Затем со всех четырех сторон обычной пилой или ножовкой снимаем слой металла 0,5 см толщиною, но не до конца, а так, чтобы внизу осталась кромка, то есть получилась фигура, изображенная на рис. 10. Затем отливку распиливаем вдоль пополам и при помощи напильника и стамески подгоняем ее к шпинделю.

Рис. 10

Бабки. Теперь можно приступить к изготовлению бабки, изображенной на рис. 11 и 12.

Рис. 11

Рис. 12. Бабка сбоку

В бруске длиною 27 см, имеющем в сечении квадрат со стороной 5 см, продалбливаем отверстие под наш подшипник. Середина этого отверстия должна проходить на расстоянии 4–5 см от верхнего конца бруска. Отверстие продалбливаем так, чтобы подшипник сел плотно и туго. Сверху в бруске сверлим отверстие 3–4 мм в диаметре насквозь через дерево и верхнюю половину подшипника. Это отверстие предназначено для смазки подшипника машинным маслом. В другом точно таком же бруске просверливаем отверстие под болт М12 (рис. 11,б). Центральная ось этого отверстия должна совпадать с центральной осью выдолбленного отверстия в первом бруске. Конец болта б должен быть заточен. Он будет служить упорным центром для шпинделя. Оба наших бруска привинчиваем к доске А (рис. 11), которая по толщине равна толщине брусков, то есть 5 см. Длина этой доски немного больше длины деревянной части шпинделя. А ширина ее чуть меньше половины длины наших брусков. Поверх брусков и доски привинчиваем с обеих сторон по гладкому брусочку Б, имеющему в сечении квадрат со стороной 25 мм. Гладкие брусочки будут служить опорой бабки на станину. Вставляем шпиндель с подшипником в углубление в переднем бруске. На задний болт б навинчиваем гайку, сжимая нашим упорным центром центр шпинделя настолько, чтобы сам шпиндель мог вращаться свободно, но без качаний. Добившись такого положения шпинделя, гайку затягиваем. На рис. 12 наша неподвижная бабка показана сбоку так, как она выглядела бы, если смотреть на нее со стороны подвижной бабки.

Подвижную бабку делаем из доски такой же толщины, что и бруски неподвижной бабки — 5 см. На рис. 13 подвижная бабка показана сбоку (II) и со стороны неподвижной бабки (I).

Рис. 13. Подвижная бабка и станина

Длина доски, из которой делаем заднюю бабку, должна быть на 12 см больше, чем длина брусков передней бабки. Ширина доски 12,5 см. Вверху на расстоянии 9 см от края доска по ширине должна быть срезана до размера 7,5 см. К задней бабке привинчиваем два таких же бруска Б точно на таком же расстоянии от верха, как у неподвижной передней бабки. В нижней части доски выдалбливают квадратное отверстие сссс со стороной 5 см. Это отверстие выдалбливают, отступя от гладкого брусочка Б расстояние, равное ширине доски станины, — 12 см. Отверстие для центра А лучше просверлить тогда, когда сделаем станину станка. Тогда, установив неподвижную переднюю бабку и обточив ее центр, мы придвинем к ней подвижную заднюю бабку и получим точную отметку для отверстия центра А. Через выдолбленное отверстие сссс проходит брусок В и клин Г. С помощью клина мы можем подвижную бабку твердо устанавливать в нужном месте станины.

Подручник. Для подручника необходима доска толщиною 5 см, шириною 7,5 см, длиною 25 см. Сверху доску мы сужаем по толщине, то есть спиливаем, но не доходя до конца 7,5 см. Таким образом, получаем квадратный выступ А (рис. 14 и 15).

Рис. 14

Рис. 15. Подручник сверху

В центре этого выступа сверлим отверстие Б диаметром 32–36 мм. В части доски, оставшейся после спиливания, делаем прорезь В шириною 12,5 мм и длиною 100 мм. Через эту прорезь пройдет болт длиною 200 мм, прижимающий брусок Г к нижней стороне станины. Зажимая болт гайкой с шайбой, мы имеем возможность плотно установить держалку подручника в любом месте станины. В отверстие Б вставляют сам подручник, который делают из твердого дерева (рис. 16).

Рис. 16

Сверху на подручник привинчивают полоску железа толщиною 1,5–2 мм. Цилиндрическая часть подручника, вставленная в отверстие Б, снизу не должна выступать. Для фиксации подручника на нужной высоте и в нужном повороте служит пробойчик или винт Д.

Станина. Для постройки станины А (рис. 2) нам понадобятся две доски, совершенно ровно оструганные, особенно по бокам. Толщина досок 35 мм, ширина 120 мм, длина не менее 1000 мм. Для стоек Б (рис. 17) нам также нужны две доски толщиною 5 см, шириною 12 см и длиною 90 см.

Рис. 17

Как видно из рисунка 17, эти две доски вверху срезают по длине 12 см на глубину 35 мм, так что вверху ширина наших стоек становится равной 5 см. Этот размер следует соблюсти особенно тщательно, так как от него зависит работа бабок. Теперь из брусков, имеющих в сечении квадрат со стороной 7,5 см, делаем перекладины В (рис. 17) длиною 70 см. Из квадратных брусков со стороной 5 см делаем связки Г и кронштейны Д для столика. Понятно, что доски АА должны быть очень прочно привинчены к стойкам Б. Перекладины В внизу соединены между собой брусками Ж и 3 (рис. 2 и 17).

Маховик. Для маховика берем доски толщиною 20 мм. Наибольший диаметр маховика 55 см. Поэтому нам для его изготовления понадобятся три доски длиною 56–60 см и шириною 20 см. Следующий диаметр поменьше — 45 см (требуются три доски длиною 46–48 см и шириною 15 см). Последний диаметр равен 40 см (требуются две доски длиною 41–42 см и шириною не менее 20 см).

Сложив плотно три доски, находим центр, вбиваем в него гвоздик, при помощи веревочки и карандаша очерчиваем наш наибольший диаметр. Затем аккуратно опиливаем получившуюся окружность. Также делаем и вторую и третью окружности маховика. На большой круг накладываем концентрически средний круг так, чтобы доски среднего круга легли поперек досок большого. Далее кладем и третий круг досками наискось по отношению к доскам нижнего круга. Сколачиваем их гвоздями. Теперь сверлим в центре маховика сквозное отверстие. Привинчиваем против этого отверстия брусок А (рис. 18) из твердого дерева (размеры 100х100х35 мм).

Рис. 18

Сверлим центральное отверстие и в бруске. Затем аналогичный брусок А привинчиваем с другой стороны маховика и также просверливаем его через отверстие первого бруска и маховика. Ось для маховика лучше сделать, конечно, из железного прута (например, арматурного), квадратного или круглого в сечении, толщина которого равна 20–24 мм. Согнуть ось надлежащим образом можно при нагреве при помощи кузнечной наковальни и молота. Отверстие в центре маховика, естественно, делают сообразно толщине нашей оси. Винты КК накрепко соединяют ось с маховиком. Для того чтобы наш маховик обладал большей силой инерции вращения, по окружности можно привинтить несколько отлитых из свинца грузов ЛЛЛЛ. Эти свинцовые грузы удобно отливать в пустых жестяных банках из-под обувного крема. Из-за выступа на оси маховик будет стремиться занять положение, изображенное на рис. 18. Чтобы уравновесить этот выступ, один из свинцовых грузов (а именно тот, который находится напротив выступа) делают несколько тяжелее других. В концах оси просверливают дырочки-центры (3–4 мм в диаметре), в которые входят конусы болтов, расположенных в стойках станка. Желобки в маховике можно выточить тогда, когда сам маховик будет вставлен в станок и будет приделана педаль. Ось также можно сделать и из дерева. Для этого нам понадобятся квадратные бруски со стороной в сечении 5 см. Эти бруски, как показано на рис. 19, соединены третьим бруском с промежутком в 4–5 см.

Рис. 19

Соединяющий брусок в середине обтачивают цилиндром. Он имеет небольшой желобок. По последнему будет скользить проволочный крючок, прикрепленный к педали. При постройке оси из деревянного бруска дыру в маховике делают квадратной. Теперь бруски А (рис. 18) делать нет необходимости. Один винт а (рис. 19) накрепко прикрепит маховик к деревянной оси. Педаль (рис. 20) можно сделать из 20-миллиметровых досок шириною в 6 см. Перекладину А желательно сделать из дощечки потолще — 35 мм. Заднюю часть педали при помощи петель привинчивают к перекладине 3 (рис. 17). К перекладине А (рис. 20) привинчивают прочный пробойчик либо кольцо, к которому присоединен крючок, согнутый из 6-миллиметровой стальной проволоки. Этот крючок согнутым концом надевают на кривошип маховика (рис. 2).

Рис. 20

Ремень. Для передачи вращения с маховика на шкив шпинделя лучше употребить ремень, сделанный из сыромятной кожи. Обычно берут таких два ремня, скручивая между собой и соединяя при помощи проволочных скобок (рис. 21,I). В качестве передаточного ремня может послужить и прочная веревка. Концы веревки перед соединением проволочной скобкой (рис. 21,II) следует оплести суровой ниткой.

Рис. 21

Центр и поводок. Собрав станок, можно приступить к обточке центра неподвижной бабки. Лучше сделать центр вставной. Для этого в центре неподвижной бабки высверливают отверстие глубиною 5 см и диаметром 12 мм. В это отверстие вставляют выточенный конусообразно центр (рис. 22).

Рис. 22

Во вставном центре имеется сквозное отверстие а для того, чтобы при необходимости с помощью гвоздя или проволоки, пропущенных через него, центр можно было бы вытащить из шпинделя. Но для того чтобы мы смогли работать на нашем станке, необходимо еще сделать поводковый патрон (рис. 23 и 24).

Рис. 23

Рис. 24

Он представляет собой ровный гладкий диск, изготовленный из твердого дерева диаметром 90 мм, толщиною, равной длине резьбы шпинделя (это при сплошном центре шпинделя) или несколько толще этой резьбы (при съемном центре). В центре поводка просверлено отверстие а (рис. 23 и 24), в которое свободно проходит полностью центр шпинделя. С одной стороны в диск плотно врезана шестигранная гайка б (та вторая гайка, которая нам была нужна вместе с болтом для шпинделя). Поверх этой гайки врезают четырехугольную пластинку из железа, цинка или меди вввв, привинченную четырьмя винтами. Обтачивают патрон на круг и на плоскость после того, как приделана гайка и он навинчен на шпиндель. Чтобы патрон не навинчивался на резьбе шпинделя дальше чем следует, в конце резьбы высверлена дырочка, в которую вколочен кусочек проволоки С (рис. 7). Отступя на 1 см от края патрона, в него ввинчивают обычный шуруп. Он-то и будет служить поводком. Перед обработкой какой-либо деревяшки в ней просверливают центры, а с одного конца вбивают гвоздь или ввинчивают шуруп так, чтобы он почти полностью был наружу. Поводок, упираясь в этот гвоздь, будет вращать деревяшку (рис. 25).

Рис. 25

В патроне также сверлят три сквозных отверстия ддд (рис. 23) диаметром 6 мм. С помощью шурупов или винтов, продетых с задней стороны, к патрону привинчивают любые деревянные предметы, которые нужно обработать изнутри. Поводковый винт при этом вывинчивают из патрона. Теперь можно приступить к работе на нашем станке.

Работа на станке. Как и всякое ремесло, токарное целиком и полностью зависит от практики. Но какие-то наиболее общие приемы работы изложить следует.

Прежде всего нужно заметить, что искусство точения по дереву зависит от правильности заточки инструмента и, во-вторых, от того, как вы держите стамеску на подручнике во время работы. Управляют стамеской правой рукой, которая держит инструмент почти за самый конец ручки. Она же, правая рука, направляет острие в ту или иную сторону. Левая рука твердо должна прижимать стамеску к подручнику. Неподвижность резца или, точнее сказать, твердость его удержания на подручнике обусловливает не только гладкость обработки, но и безопасность в работе. Слабо удерживаемая стамеска может быть легко выбита из рук. Нужно иметь в виду, что стамеска всегда образует определенный угол по отношению к горизонтальной плоскости, мысленно проведенной через центровую ось вращающейся деревяшки. Этот угол изменяется с переменой формы обтачиваемой поверхности. Когда мы обтачиваем цилиндр, то есть когда лезвие стамески движется по прямой, угол ее наклона к горизонтальной плоскости остается постоянным. Если стамеска движется по кривой, то угол ее наклона изменяется тем больше, чем круче сама кривая. При отсутствии угла стамеска начинает скоблить дерево, хотя порою к этому прибегают сознательно. Чем выше скорость вращения, тем глаже получается обработка. При точении деталей большого диаметра скорость вращения может быть меньшей, так как сила самого вращения с возрастанием скорости уменьшается.

Опытный токарь даже на примитивном станке при небольшом наборе инструментов способен выточить удивительные вещи. Конечно, возможности нашего самодельного станка неизмеримо возрастут, если для получения вращения к нему приспособить электромотор. Несколько слов скажем об усовершенствованных патронах (рис. 26 и 27).

Рис. 26

Рис. 27

На рис. 26 изображен так называемый самоцентрирующийся патрон. Это деревянный конус, привинченный к планшайбе, выточенный изнутри и разрезанный на четыре части. Поверх патрона надето проволочное кольцо или обруч, при помощи которого в патроне зажимают обрабатываемую деталь.

Приспособление, изображенное на рис. 27, предназначено для сжатия небольших обрабатываемых деталей (шашки, кольца и т. п.). В последней части сделано углубление, куда и вставляем перед обработкой деталь. С помощью винта эту деталь плотно сжимают двумя половинками патрона.

Окажет помощь токарю и такой патрон (рис. 28) конической формы с тремя стальными шипами. На эти шипы надевают обрабатываемую деталь и зажимают ее задней бабкой. Напомним, эти вспомогательные патроны выполнены из твердых пород дерева. Впрочем, их можно сделать и из металла.

Рис. 28