Разнообразные токарные станки используют в процессе обработки деталей, обычно изготовленных в виде тел вращения (цилиндров, конусов и т.д.), с которых при вращении на оси станка точат и снимают стружку. Токарный станок относится к одному из самых старых устройств, изобретенных человеком. Более современный расточной станок, сверлильный станок и другие виды были созданы на базе токарного станка.
Токарные станки очень разнообразны и зависят от их назначения. На металлорежущих токарных станках можно обтачивать поверхности деталей, подрезать их торцевые части, растачивать, отрезать, сверлить отверстия, делать нарезку резьбы, притирочную обработку и другие виды токарных работ. С помощью различных приспособлений токарный станок можно, например, превратить в продольно-фрезерный станок или использовать его для шлифования, нарезки зубьев и т.д.
Принцип действия токарного станка во вращении детали, которая закреплена в специальном зажиме. Вращение осуществляется приводом, регулирующим частоту вращения оси станка, настраивая его на определенную скорость нарезания. В результате при вращении шпинделя режущий инструмент станка перемещается вдоль детали, отрезая лишний металл. Подача детали регулируется коробкой подач.
Шпиндельный элемент имеет жесткую или виброустойчивую конструкцию. Устанавливается он на подшипники качения, которые в наиболее точных станках имеют гидростатический принцип работы. На кончике шпинделя закрепляется патрон или шайба, куда закрепляют обрабатываемые детали. Другой конец шпинделя предназначен для обработки деталей в их центральной части и для сверления и развертывания.
Главное приводное устройство в токарном станке запускается электродвигателем асинхронного типа с одной или несколькими скоростями, коробкой скоростей со многими ступенями и вариатором механического типа. Для тяжелых токарных станков вариатор заменяется на электрический двигатель постоянного тока с регулировкой. В некоторых токарных станках вместо электрических используются гидравлические и другие виды приводов.
Автоматизация производства небольших серий продукции привели к тому, что появились токарные станки с чпу - обрабатывающие центры с числовым программным управлением. Станки с чпу отличаются от обычных токарных станков – в них используют не только традиционную компоновку детали, но и позицию, когда включаются наклонные направляющие, легко убирающие стружку с рабочего места и обеспечивающие дополнительную защиту. Станки с чпу имеют ряд преимуществ. Например, зона резания в таких станках покрыта защитным кожухом. Кроме того, станки можно программировать на автоматическое переключение скорости вращения шпинделя, перемещение поддерживающего устройства и регулировку подачи, поворот головки револьвера, запуск, остановку работы, включение реверсного хода в главном приводе, и смену инструмента.
Автоматизация может вносить дополнительные элементы программного управления в различные виды станков. Например, центровые станки могут использовать автоматизированные бабки задней части шпинделя или патроны с самозажимом. На большинство станков с чпу устанавливают револьверные головки поворотного типа, каждая из которых оснащена своим приводом (электрическим или гидравлическим). Детали подаются на такие станки шаговыми двигателями на электрической основе, имеющими гидроусилители, а также электродвигателями постоянного тока, гидравлическими двигателями и шаровыми винтами качения. Все инструменты должны быть откалиброваны и настроены оптическими приборами и шаблонами. Работы по калибровке и наладке должны проводиться вне станка, а на самом станке можно лишь менять или закреплять отрегулированные инструменты.
Токарные станки универсального назначения используют при создании единичных деталей или изготовлении небольшой партии идентичных деталей. Если же установить гидравлические или электрические копировальные держатели, автоматизированные патроны с быстрым зажимом и другие устройства – то можно наладить массовое производство продукции. При массовом производстве используют полуавтоматические и автоматические револьверные и обычные токарные станки. Автоматы лишь настраивают время от времени, а также подают материал и контролируют его обработку. В полуавтоматических станках отсутствует автоматизация загрузки и снятия детали.
Автоматические и полуавтоматические станки делятся на 3 вида: с одним распределительным валом и одной частотой вращения (используют для небольших автоматов), с одним валом и двумя частотами вращения (используют для многошпиндельных станков) и станки с распределительным валом и быстроходным валом для холостых движений.