Металлообработка.. Станки Лобанов. 1 Общие сведения о металлорежущих станках 1 Назначение и структура металлорежущих станков
 Скачать 77.45 Kb.
|
|
1 Общие сведения о металлорежущих станках 1.1 Назначение и структура металлорежущих станков Металлорежущие станки (МРС) предназначены для размерной обработки заготовок путём снятия стружки лезвийным или абразивным режущим инструментом. Детали, узлы и механизмы МРС по их принципиальному назначению можно разделить на группу несущей и направляющей системы (или, просто, "несущую систему") и группу привода и управления. Детали и узлы первой группы обеспечивают правильное направление прямолинейных и круговых перемещений узлов с заготовкой (изделием) и инструментом. С помощью механизмов второй группы осуществляются формообразование и движения управления станком. К несущей системе относятся: - станины, основания, стойки, колонны – базовые узлы, на которых устанавливают остальные неподвижные и подвижные узлы и механизмы станков; на базовых узлах выполняют направляющие поверхности (или, просто, "направляющие"), по которым перемещаются подвижные узлы станка; - суппорты, каретки и салазки суппортов, поперечины суппортов, ползуны, рукава – детали и узлы для поддержания и поступательного или качательного перемещения инструмента; - столы, сани и салазки столов, консоли – детали и узлы для поддержания и поступательного перемещения обрабатываемых заготовок; - корпусы шпиндельных бабок, коробок скоростей и коробок подач – детали и узлы для поддержания и направления вращающихся деталей станка; - шпиндели и их опоры, планшайбы, задние бабки, вращающиеся колонны – детали и узлы для вращения инструментов и изделий. Механизмы привода обеспечивают вращательные, поступательные, возвратно-поступательные, непрерывные и периодические движения деталей и узлов во время процесса обработки изделия, холостые перемещения, транспортирование заготовок из загрузочных устройств и между позициями обработки, зажим-разжим заготовок, инструментов, узлов станка, отвод стружки и т.д. С помощью механизмов управления производится пуск и останов станка, изменение направления и скорости движений, управление циклом работы станка и т.п. 1.2 Классификация металлорежущих станков По технологическому признаку, т.е. в зависимости от характера выполняемых работ и применяемых режущих инструментов МРС делят на 11 групп: 1) токарные станки – предназначены в основном для обработки наружных поверхностей вращения резцами; 2) сверлильные и расточные станки – предназначены для получения и обработки отверстий; режущий инструмент – сверла, зенкеры, развертки, расточные резцы; 3) шлифовальные станки – режущий инструмент – абразивные шлифовальные круги; 4) полировальные и доводочные станки – предназначены для отделочных работ с помощью абразивных брусков, лент, порошков; 5) зуборезные станки – предназначены для обработки зубьев колес; 6) фрезерные станки – обработка ведется многолезвийными инструментами – фрезами; 7) строгальные станки – предназначены для обработки плоских поверхностей резцами; 8) разрезные станки – предназначены для разрезания сортового проката, труб; 9) протяжные станки – обработка ведется многолезвийными инструментами – протяжками; 10) резьбообрабатывающие станки – предназначены для обработки винтовых поверхностей (в группу не входят токарные станки); 11) разные станки – станки, не входящие в перечисленные группы. В зависимости от степени универсальности, определяемой числом разных деталей, обработка которых возможна на данном станке, МРС делят на универсальные, специализированные и специальные. К универсальным относят станки общего назначения, предназначенные для выполнения различных операций на изделиях многих наименований (токарно-винторезные, револьверные, карусельные и т.п.), и широкого назначения, предназначенные для выполнения определенных операций на изделиях многих наименований (токарно-отрезные, многорезцовые и т.п.). К специализированным относят станки, предназначенные для обработки изделий одного наименования и разных размеров (коленчатых валов, труб, муфт, колец подшипников, валков, слитков, инструментов и т.п.). К специальным относят станки, предназначенные для обработки определенного (одного) изделия. МРС в зависимости от точностной характеристики разделяют на пять классов: Класс Н – станки нормальной точности, Класс П – станки повышенной точности, Класс В – станки высокой точности, Класс А – станки особо высокой точности, Класс С – особо точные станки (мастер-станки). Станки класса Н обеспечивают обработку деталей по 7-8 квалитетам точности. Если указанную точность принять условно за единицу, то станки класса П обеспечивают точность обработки в 1,25 раза выше, класса В – в 1,252 раза выше и т.д.. Для получения таких показателей по точности обработки, как показывает практика, геометрическая точность самих станков должна возрастать по геометрической прогрессии с более высоким знаменателем. Так, соотношение между величинами допусков (D) для большинства показателей точности станка (биение шпинделя, параллельность оси шпинделя направляющим и т.д.) при переходе от класса к классу принимают равным 1,6: . Станки более высоких классов точности, чем П, часто называют прецизионными. Станки класса П изготовляются на базе станков класса Н при повышенных требованиях к качеству производства и подбору базовых деталей (часто – это более качественное изготовление шпинделя и его опор, направляющих), а также к качеству сборки и регулировки. Для получения станков класса В используют специальные конструкции ряда ответственных элементов его, более высокое качество их изготовления и сборки. Станки класса А изготовляются на базе станков класса В при более жёстких требованиях к основным узлам и деталям. Станки класса С служат для изготовления деталей, определяющих точность прецизионных станков, например, делительных и эталонных колёс, измерительных винтов и т.п.. Станки классов В, А и С должны эксплуатироваться в термоконстантных помещениях. МРС классифицируют по массе и размерам, по степени автоматизации и др. параметрам. Существует также понятие "уникальный" станок. Уникальные - это станки, изготовленные в единичных экземплярах (например, станки классов точности С или А, станки массой более 100 тонн). 1.3 Понятия о типаже, основных параметрах и размерных рядах станков Все станки, выпускаемые и намечаемые к выпуску в течение определенного периода времени, составляют типаж станков на этот период. Типаж станков – это технически и экономически обоснованная их номенклатура, систематизированная по технологическим, конструктивным и размерным признакам с указанием технических данных станков и сведений об их производстве. Типаж МРС разрабатывается с целью установления номенклатуры станков, отвечающих требованиям машиностроения, обеспечивающих технический прогресс и позволяющих организовывать их производство с наименьшими затратами. Для выпускаемых станков стандартами устанавливаются основные параметры, характеризующие размеры обрабатываемых деталей или геометрические размеры станков. Выпускаемые станки составляет размерные ряды или гаммы. Размерным рядом называют группу однотипных станков, подобных по кинематической схеме, конструкции, внешнему виду, но имеющих разные основные параметры. Станки гаммы состоят в основном из унифицированных[*] узлов и деталей, одинаковых или подобных, что облегчает проектирование, изготовление и эксплуатацию станков, удешевляет их производство. Конструктивное подобие типоразмеров станков и широкая межразмерная унификация дают возможность даже при мелкосерийном производстве станков организовать крупносерийное производство их узлов и деталей. Типажом предусматривается построение размерных рядов станков по закону геометрической прогрессии. 1.4 Система обозначений (нумерация) станков По принятой в стране системе обозначений универсальные станки разделяют на 10 групп, а станки в группе – на типы, число которых может доходить до 10 (табл. 1.1). Типы разбиваются на типоразмеры. Каждому типоразмеру (модели) станка присваивается индекс (шифр), состоящий из 3-4 цифр. Часто в индекс включаются буквы. Цифры индекса указывают: - первая – на группу станков, - вторая – на тип в данной группе, - третья или третья и четвертая совместно – на какой-либо основной параметр станка, характеризующий его геометрические размеры или размеры обрабатываемых деталей. Например, указывается, прямо или косвенно, в шифрах станков – токарных, круглошлифовальных, зубофрезерных – наибольший диаметр обрабатываемой детали, сверлильных – наибольший диаметр сверления в стали средней твёрдости, фрезерных – размеры столов. Буква после первой или второй цифры указывает на модернизацию станка, т.е. различие технической характеристики в станках одного типоразмера. Буква (или несколько букв, а иногда с наличием цифр) в конце шифра означает модификацию (видоизменение) базовой модели станка. Таблица 1.1 Примеры: 1616, 162, 163 – токарно-винторезные станки с высотой центров 160, 200 и 300 мм соответственно, допускающие обработку деталей с диаметрами до 320, 400 и 600 мм; 1136, 1336 – токарно-револьверные автомат и неавтоматизированный станок, предназначенные для обработки прутков диаметром до 36 мм; 2150, 255 – вертикально- и радиально-сверлильные станки с наибольшим диаметром сверления 50 мм в стали средней твёрдости; 610, 680 – вертикально- и горизонтально-фрезерные станки с размером стола 200´800 мм (если последняя цифра 1, то размер стола 250´1000; 2 – 320´1250 и т.д.); 162, 1А62, 1К62 – токарно-винторезные станки с различной технической характеристикой (наибольшая частота вращения шпинделя – 600, 1200, 2000 об/мин соответственно); 16Б16П – станок повышенной точности на базе станка 16Б16; 6Н81, 6Н81Г – универсально- и горизонтально-фрезерные станки. Станкозаводы могут присваивать моделям выпускаемых ими станков, в частности, специальных и специализированных, индексы типа ВШ-190 (воронежский, шлифовальный), ЕЗ-9 (егорьевский, для нарезания зубчатых реек). Числа в индексах обычно показывают порядковый номер модели. 1.5 Движения в металлорежущих станках Звенья или органы станка, несущие заготовку и инструмент, в процессе обработки совершают согласованные движения, называемые рабочими, основными или исполнительными. Некоторые другие движения, которые непосредственно процесс обработки не обеспечивают, но служат для подготовки к осуществлению технологического процесса обработки, называют вспомогательными. Рабочие движения в зависимости от целевого назначения делят на формообразующие, установочные и делительные. Формообразующие движения принято делить на движение резания(или главное движение) и движение (движения)подачи. Главное движение обеспечивает отделение стружки от заготовки, т.е. процесс резания. Движение подачи позволяет подвести под режущую кромку инструмента новые участки заготовки и тем самым обеспечить снятие стружки со всей обрабатываемой поверхности, т.е. обеспечить непрерывность процесса резания. Скорость движения резания называют скоростью резания (v), скорость движения подачи – скоростью подачи или просто – подачей (S). По величине скорость резания значительно больше подачи, т.е. v>>S. В зависимости от типа станка движение резания сообщается заготовке либо инструменту. При вращательном главном движении, например, при точении, сверлении, фрезеровании (рис. 1.1,а,в,д) – v = p×d×n/1000, м/мин, при шлифовании (рис. 1.1,г) – v = p×d×n /(60×1000), м/с, где d – диаметр вращающейся детали (до обработки) или инструмента в мм; n – частота вращения детали или инструмента в мин–1 или об/мин. Рисунок 1.1 – Движения в металлорежущих станках При прямолинейном возвратно-поступательном главном движении, например, при строгании, долблении (рис. 1.3,б,е) – v = 2×L×n /1000, м/мин, где L – длина хода в мм; n – число двойных ходов в минуту. Подачи в зависимости от направления, а также типа станка, делят на продольные, поперечные, осевые, круговые, тангенциальные (касательные) и др. Подачи могут быть непрерывными и прерывистыми. Установочные движения необходимы, для того чтобы привести инструмент и заготовку в положение, из которого будет происходить снятие припуска и получение заданного размера. Если при установочном движении происходит снятие стружки, то его называют движением врезания, если нет – наладочным. Делительными называют движения, необходимые для обеспечения требуемого расположения на заготовке одинаковых образуемых поверхностей. Они могут быть периодическими и непрерывными и имеют место, в основном, на станках для нарезания зубчатых колес и многозаходных резьб. К вспомогательным движениям относят движения, обеспечивающие установку и закрепление заготовки и инструмента, быстрое перемещение в зону резания и из неё заготовки и инструмента, удаление стружки, установку требуемых скоростей резания и подач, включение и выключение приводов и т.д. Иногда движения для включения и выключения приводов, реверсирования и т.п. называют движениями управления. 1.6 Базовые детали и направляющие Базовые детали металлорежущих станков служат для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих инструмент и обрабатываемую деталь, и обеспечивают точность их взаимного расположения под нагрузкой. К базовым деталям относят станины, основания, колонны, стойки, поперечины, ползуны, траверсы, столы, каретки, суппорты, планшайбы, корпуса шпиндельных бабок и т.п. Направляющие обеспечивают правильность траектории движения заготовки и (или) инструмента, точность перестановки узлов и восприятие внешних сил. Во многих случаях направляющие выполняют как одно целое с базовыми деталями. шпиндельные бабки, коробки скоростей и подач, фартуки и т.п. служат для размещения передач приводов. чаще они имеют форму параллелепипеда, реже – цилиндра (многошпиндельные токарные автоматы). Жёсткость таких деталей увеличивают за счёт увеличения жёсткости стенок непосредственно в месте приложения нагрузки путём выполнения бобышек и рёбер. Диаметр бобышки обычно принимается не более 1,4-1,6 диаметра отверстия, а её высота – до 2,5-3 толщин стенки. Отверстия в стенках снижают жёсткость коробок пропорционально соотношению площадей отверстия и стенки. Базовые детали типа суппортов и салазок (кареток) предназначены для перемещения инструмента или заготовки и имеют обычно две системы направляющих. Конструктивные формы суппортов и салазок определяются формой и расположением направляющих, конструкцией регулирующих элементов и механизмов привода, требованиями к размерам по высоте. При конструировании салазок и суппортов учитывают противоречивые требования: уменьшение массы и размеров по высоте, с одной стороны, и увеличение жёсткости, которое достигается увеличением высоты сечения салазок, с другой. Для поддержания заготовок при обработке служат столы. их делят на подвижные (консольно-фрезерные, расточные, поперечно-строгальные станки и др.) и неподвижные (радиально-сверлильные, протяжные и другие станки). Подвижные столы предназначены для поддержания и перемещения заготовок и имеют одну систему направляющих, т.е. перемещаются в одном направлении. Столы обычно имеют коробчатую форму с внутренними перегородками и ребрами, повышающими их жёсткость. Фрезерные, шлифовальные и другие станки имеют подвижные столы плоской прямоугольной формы. Их жёсткость определяется главным образом высотой. В продольно-фрезерных станках отношение высоты стола к ширине, равное 0,14-0,16, считается оптимальным. Подвижные столы круглой формы имеют токарно-карусельные, зуборезные и другие станки. Круглые столы (планшайбы) карусельных станков диаметром более 1000 мм выполняют коробчатыми с радиальными и кольцевыми ребрами. 1.7 Приводы металлорежущих станков Металлорежущие станки являются весьма и весьма сложными технологическими машинами, в которых перемещения, и часто – взаимосвязанные, сообщаются нескольким рабочим органам. Один из них – тот, который совершает главное движение, – получает его от электродвигателя, а другие рабочие органы могут получать движение от этого или иных электродвигателей, либо от других рабочих органов. В этой связи далее будем подразумевать под источником движения начальное звено, от которого передаётся движение конечному звену – рассматриваемому рабочему органу станка, а под приводом – источник движения, совокупность устройств, обеспечивающих передачу движения от него рабочему органу, и сам рабочий орган. Тогда в зависимости от назначения передаваемых движений можно рассматривать приводы главного движения, подачи, установочных перемещений и др. Приводы могут обеспечивать ступенчатое или бесступенчатое регулирование скорости передаваемого движения, либо быть нерегулируемыми. Совокупность передач привода определяет движение рабочих органов, т.е. кинематику их, и её называют кинематической цепью. В кинематические цепи могут входить как отдельные передачи, так и группы передач (групповые передачи). Полное передаточное отношение кинематической цепи равно произведению передаточных отношений всех кинематических пар, составляющих цепь. Условное изображение кинематических цепей всех механизмов станка называют кинематической схемой данного станка. Кинематические схемы могут быть пространственными и плоскими; первые более наглядны, вторые – проще в исполнении и потому встречаются чаще. Повышение наглядности плоских схем может быть достигнуто при продуманном их исполнении. Кинематическую схему следует вписывать в габариты или контуры важнейшей проекции станка, сохраняя, по возможности, относительное расположение его отдельных механизмов. Главная цель кинематической схемы – создание ясного представления о кинематике станка. Этой цели подчинено всё остальное, поэтому при вычерчивании плоской схемы допускаются такие условности, которые, способствуя уяснению кинематики станка, не вполне согласуются с реальной конструкцией его. К примеру, вал, изображаемый обычно прямой линией, может быть показан изогнутым. Допускается полуконструктивное изображение отдельных элементов и частей приводов и узлов станка. Такие подходы проявлены при выполнении кинематических схем данного пособия. Кинематические схемы станков, несмотря на ряд упрощений и условностей при изображении их, дают простое и наглядное представление не только о кинематике станков, но в некоторой степени и об их конструкции. При соблюдении определённых правил и при внимательном отношении к составлению кинематической схемы она может быть понятна почти без всяких дополнительных пояснений, если известен принцип работы станка. 2 Станки токарной группы Детали, представляющие собой тела вращения, в технологических машинах составляют порядка 40 %. В этой связи станки токарной группы, основное назначение которых – обработка различных поверхностей на телах вращения (рис. 2.1), являются самыми многочисленными. В условиях единичного (индивидуального) и мелкосерийного производства широко используются универсальные токарные неавтоматизированные станки и полуавтоматы с ЧПУ. В условиях массового и серийного производства используются универсальные токарные автоматы и полуавтоматы с различными системами управления (кулачковыми, копировальными механическими, следящими и др.) и специализированные станки. Универсальные станки предназначены для обтачивания наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей; растачивания внутренних цилиндрических и конических поверхностей; подрезания торцев; сверления, зенкерования и развертывания отверстий. На некоторых типах станков возможно нарезание резьб резцами, метчиками и плашками. К специализированным относят станки, предназначенные для обработки валков прокатных станов (вальцетокарные); колёс и осей вагонов (колёсотокарные, осетокарные); коленчатых и распределительных валов автомобилей; затылков у зубьев дисковых и червячных фрез и иных режущих инструментов (токарно-затыловочные); других деталей. 2.1 Токарно-винторезные станки Токарно-винторезные станки являются наиболее универсальными станками токарной группы. На них возможно выполнение всех работ, указанных выше для универсальных станков; нарезание резцом различных цилиндрических резьб (различного профиля; задаваемых в метрической или дюймовой системах; наружных и внутренних; правых и левых; одно- и многозаходных), а также спиралей (торцевых резьб); нарезание резьб метчиками и плашками. Некоторые токарно-винторезные станки оснащаются копировальными устройствами, которые позволяют обрабатывать сложные контуры без специальных фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента. Токарно-винторезные станки имеют практически одинаковую компоновку. На левой и правой тумбах М и Н (рис. 2.1) смонтирована станина А. Слева на станине неподвижно закреплены передняя бабка Б, в которой находится коробка скоростей и шпиндель, и коробка подач Л. На горизонтальных направляющих станины справа располагается задняя бабка В. Между бабками на направляющих станины находится суппорт, который состоит из каретки Г с фартуком, поперечных салазок Д, поворотной части Е, верхних (резцовых) салазок К, четырехпозиционного резцедержателя И. Резцы устанавливаются в резцедержателе суппорта. Свёрла, зенкеры, развёртки, метчики, плашки устанавливаются в пиноли (выдвижной втулке) задней бабки с помощью патронов, втулок, державок. На станках возможно получение деталей из штучных заготовок и пруткового материала. Обрабатываемые детали могут быть длинными (детали типа валов) и короткими (детали типа дисков). Для закрепления коротких заготовок используются патроны и планшайбы, устанавливаемые на переднем конце шпинделя. Если для получения деталей используется прутковый материал, то он пропускается через отверстие в шпинделе и закрепляется с помощью патрона или цангового механизма. Длинные детали (валы) устанавливаются в центрах, один из которых размещается в передней конической части отверстия шпинделя, а второй – в отверстии пиноли задней бабки. Для крепления заготовок с зажимаемыми поверхностями цилиндрической формы применяются самоцентрирующие трёхкулачковые патроны (рис. 2.3,а). Громоздкие несимметричные заготовки крепят в несамоцентрирующих четырёхкулачковых патронах (рис. 2.3,б), называемых универсальными планшайбами. Заготовки сложной формы, например, рычаги, корпусные детали, закрепляются на планшайбах без кулачков с помощью прихватов, подкладок и болтов (рис. 2.3,в). Заготовкам, установленным в центрах, вращение передаётся с помощью поводковых устройств, простейшим из которых является токарный хомутик (рис. 2.3,г), закрепляемый на заготовке. отогнутая часть хомутика вводится в радиальную прорезь планшайбы, закрепляемой на шпинделе. Заготовкам, установленным в центрах, вращение может передаваться самозажимными поводковыми патронами (рис. 2.3,д). Нежёсткие заготовки для уменьшения деформаций поддерживаются с помощью люнетов (рис. 2.3,е). Центры, устанавливаемые в пиноли, могут иметь различные конструкции – некоторые из них показаны на рис. 2.3,ж,з,и. Основные параметры станков: - наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной D; - расстояние между центрами L; - наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом. Выпускаются станки с D до 160-1250 мм и L до 12500 мм. 2.2 Карусельные (токарно-карусельные) станки Предназначены, как и лобовые, для обработки деталей большого диаметра и малой длины, но недостатков, присущих лобовым станкам, не имеют. На станках может выполняться точение наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, подрезание торцев, точение канавок, а также нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Станки имеют вертикальное расположение оси шпинделя. Деталь устанавливается на горизонтальном столе (планшайбе), инструменты – на боковых и вертикальных суппортах. Станки выпускаются в одностоечном и двухстоечном исполнениях. Двухстоечный станок имеет следующие узлы (рис. 2.4): А – станина; Б – стол (планшайба); В и Г – стойки; Д – траверса (поперечина); Е, Ж, З – верхние и боковой суппорты; И – портал (перекладина). Один из верхних суппортов оснащается револьверной головкой. Диаметры столов станков: одностоечных – до 2000 мм, двухстоечных – до 25000 мм. Станки отличаются высокой мощностью, жёсткостью и быстроходностью. Отрицательным качеством является разбрасывание в стороны стружки и разбрызгивание охлаждающей жидкости при работе. 2.3 Токарные станки с программным управлением Токарные станки с программным управлением составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ, хотя токарные станки стали оснащать устройствами ЧПУ позже, чем сверлильные и фрезерные. Причина состояла в том, что токарная группа была в значительной степени автоматизирована вследствие использования в серийном производстве токарно-револьверных станков, токарно-копировальных и многорезцовых полуавтоматов, а в массовом производстве – автоматов. Кроме того, в токарных станках раньше, чем в других группах начали применять системы ЦПУ. Токарные станки с ЧПУ классифицируют: а) по расположению оси шпинделя – на горизонтальные и вертикальные; б) по расположению направляющих – с горизонтальным, вертикальным и наклонным расположением; в) по числу и способам закрепления используемых инструментов – на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов; г) по виду выполняемых работ – на центровые, патронные, патронно-центровые, прутковые. Центровые станки служат для обработки заготовок типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. Они могут иметь как традиционные горизонтальные, так и наклонные направляющие. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе. Патронные станки предназначены для обтачивания, сверления, развертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и т. д.; возможно нарезание внутренней и наружной резьб резцом по программе. К этому типу станков относятся токарные патронные полуавтоматы в горизонтальном и вертикальном исполнении, токарно-револьверные полуавтоматы, лобовые токарные полуавтоматы. Патронно-центровые станки служат для выполнения наружной и внутренней обработки разнообразных сложных заготовок типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков. Система ЧПУ патронно-центровых станков обеспечивает нарезание наружной и внутренней резьбы резцом. Карусельные станки применяют для обработки заготовок корпусов турбин, грузоподъёмных машин, оснований станков и других подобных деталей. Токарные станки с ЧПУ по компоновке и конструкции очень разнообразны и значительно отличаются от токарных станков без программного управления. Для токарных станков без ЧПУ наиболее рациональной является горизонтальная компоновка, так как зона резания должна быть приближена к рабочему. Для станков с программным управлением, где это требование несущественно, чаще используют вертикальную или круто наклонную компоновку. Преимущества такой компоновки: легкость схода стружки и её удаления из рабочей зоны, возможность оснащения станка загрузочными устройствами любых типов, свободный доступ к инструменту и приспособлению, уменьшение площади, занимаемой станком. Токарные станки с программным управлением оснащаются револьверными головками или магазинами инструментов. Револьверные головки бывают четырёх- двенадцатипозиционные, причём на каждой позиции может устанавливаться по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней, наклонно. При установке на станке двух револьверных головок в одной из них закрепляют инструменты для наружной обработки, в другой – для внутренней. Такие головки могут располагаться соосно относительно друг друга или иметь разное расположение осей. Индексирование револьверных головок производится, как правило, путём применения закалённых и шлифованных плоскозубчатых торцовых муфт, которые обеспечивают высокую точность и жёсткость индексирования головки. В пазы револьверных головок устанавливают сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые налаживают на размер вне станка на специальных приборах, что значительно повышает производительность и точность обработки. Магазины инструментов (вместимостью 8-20 инструментов) применяют реже, так как практически для токарной обработки одной заготовки не требуется более 6-10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости, или при встройке станка в гибкий производственный модуль. Приводы подач состоят, как правило, из высокомоментных двигателей и винтовых пар качения, соединённых непосредственно или через зубчатую либо ремённозубчатую передачу. На ходовом винте устанавливается круговой датчик обратной связи. Скорость ускоренных перемещений составляет 5-10 м/мин. Токарные станки с ЧПУ отличаются высокой степенью автоматизации, по программе отрабатывается не только геометрическая информация по осям Х и Z, но и различные технологические команды: изменение частот вращения шпинделя, величин рабочих подач и вспомогательных перемещений, смена инструмента, включение и выключение механизмов стружкодробления и стружкоудаления, включение и выключение системы охлаждения, введение коррекции на положение инструмента, частоту вращения шпинделя и подачи. 3 Фрезерные станки Фрезерные станки предназначены для обработки плоскостей и фасонных линейчатых поверхностей фрезами (рис. 3.1). Для обработки деталей сравнительно малогабаритных и нетяжелых применяют консольно-фрезерные станки, в которых стол вместе с заготовкой может перемещаться в трёх взаимно перпендикулярных направлениях. При этом перемещение вдоль длинной стороны стола устанавливают только прецизионные подшипники. (продольное) сообщается самому столу, поперечное – столу вместе с поперечными салазками, а вертикальное – столу, салазкам и консоли (рис. 3.2 и 3.3). Инструмент устанавливается в шпинделе. По расположению оси шпинделя различают консольные вертикально-фрезерные (см. рис. 3.3) и горизонтально-фрезерные станки. Разновидностью последних являются универсально-фрезерные станки, в которых стол может быть повёрнут в горизонтальной плоскости (см. рис. 3.2). Типичный представитель таких станков – станок модели 6Н81 (см. рис. 3.2). В ряде моделей вертикально-фрезерных станков шпиндель располагается в головке, которая может быть повёрнута вокруг горизонтальной оси. На горизонтально-фрезерных станках оправка с фрезой поддерживается с помощью серьги и хобота. На станках могут быть применены накладные столы: поворотный стол с делительным механизмом, позволяющий поворачивать деталь в горизонтальной плоскости, универсальный поворотный стол, позволяющий поворачивать деталь вокруг вертикальной, горизонтальной и наклонной осей. Для работ, связанных с периодическим поворотом заготовки на равные или неравные части, на фрезерных станках применяют делительные головки. Работы, требующие непрерывного вращения заготовок, выполняются на универсально-фрезерных станках с использованием делительных головок. С их помощью можно обрабатывать гранные тела, прямозубые и косозубые зубчатые колёса, винтовые канавки, шлицевые валики, лыски и т. д., а также устанавливать заготовки под требуемым углом относительно стола станка. Более крупные детали могут обрабатываться на бесконсольно-фрезерных станках, у которых стол с заготовкой перемещается только в продольном и поперечном направлениях (т.н. крестовый стол), а вертикальное перемещение сообщается фрезерной бабке. Основные узлы таких станков (рис. 3.5) следующие: А – станина; Б – стойка; В – шпиндельная (фрезерная) бабка; Г – шпиндельный узел; Д – стол; Е – салазки стола. Крупногабаритные детали обрабатываются на продольно-фрезерных станках, одностоечных и двухстоечных. Основные узлы двухстоечного станка (рис. 3.5) следующие: А – станина; Б,В – стойки; Г – траверса (поперечина); Д – портал (перекладина); Е – вертикальные (верхние) фрезерные бабки; Ж – горизонтальные (боковые) фрезерные бабки; И – стол. К специализированным станкам относят: копировально-фрезерные, фрезерно-отрезные, шпоночно-фрезерные, фрезерно-обточные, резьбофрезерные, зубофрезерные. На фрезерных станках с ЧПУ, имеющих широкое распространение в промышленности, выполняются различные фрезерные и сверлильно-расточные работы. Для расширения технологических возможностей станки часто оснащают поворотными револьверными головками или магазинами инструментов. Станки для односторонней обработки выполняют с вертикальным расположением шпинделя и для многосторонней – с горизонтальным. Для обработки заготовок сравнительно небольших размеров и относительно невысокой точности используют станки консольной компоновки. Для обработки заготовок средних размеров наиболее оптимальна компоновка с крестовым столом, обеспечивающая наибольшую жёсткость и точность обработки, удобство обслуживания. Станки выпускаются одношпиндельные и с револьверной головкой. Для обработки тяжёлых заготовок вместо станков с крестовым столом выпускаются станки с поперечно-подвижной стойкой, несущей фрезерную бабку. Продольно-фрезерные станки с ЧПУ изготовляют с шириной стола до 5000 мм. Шпиндельные бабки оснащают комплектами быстросменных или автоматически сменяемых навесных головок, что позволяет без перезакрепления проводить комплексную фрезерно-сверлильно-расточную обработку. 4 Станки сверлильно-расточной группы 4.1 Сверлильные станки Станки сверлильной группы предназначены для получения и обработки отверстий. Станки выпускаются как в универсальном, так и в специализированном исполнениях. Из универсальных достаточно распространены сверлильные станки: настольные; вертикальные; радиальные; для глубокого сверления. Выпускается также станки с револьверной головкой, координатным столом и программным управлением. К специализированным относятся вертикальные резьбонарезные станки, гайконарезные автоматы, центровальные станки и фрезерно-центровальные полуавтоматы и автоматы. 4.1.1 Вертикально-сверлильные станки Вертикально-сверлильные станки предназначены для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, для рассверливания, зенкерования и развертывания отверстий, для нарезания внутренних резьб метчиками, для обработки торцевых выступов и углублений под головки винтов, заклепок. Применяя специальные инструменты и приспособления, на станках можно растачивать отверстия, вырезать отверстия большого диаметра в листовом материале (т.н. "трепанирование") и т.д. Основные размеры сверлильных станков: - наибольший диаметр сверления в стали средней твердости (sв=500-600 МПа); - номер конуса отверстия шпинделя; - вылет оси шпинделя (расстояние от оси шпинделя до направляющих колонны); - наименьшие и наибольшие расстояния от торца шпинделя до поверхности стола и основания. Большинство станков имеют компоновки "Кронштейн" или "Агрегат" (рис. 4.1). В первом случае приводы главного движения и подачи являются отдельными узлами, во втором - они находятся в едином узле. Основные узлы станка, имеющего компоновку "Агрегат" (см. рис. 4.1,б), следующие: А – основание; Б – колонна; В – стол; Г – шпиндельный узел; Ж – сверлильная головка. Примером станка с компоновкой "Агрегат" является станок модели 2Н125 (см. рис. 4.2). Для установки инструмента в шпинделе сверлильного станка имеется коническое глухое отверстие. Инструменты с цилиндрическим хвостовиком устанавливаются в шпиндель с помощью патронов, а с коническим – через переходные втулки (рис. 4.3). 4.1.2 Радиально-сверлильные станки Радиально-сверлильные станки применяются для обработки отверстий в деталях тяжёлых, или относительно больших габаритов, или неудобных для установки на вертикально-сверлильных станках, а так же для сверления отверстий, сравнительно далеко расположенных друг от друга на обрабатываемой детали. Совмещение оси отверстия заготовки с осью шпинделя достигается перемещением шпинделя в полярных координатах. Наиболее распространённые исполнения радиально-сверлильных станков: настенные; радиальные на колонне (основной тип); без подъема траверсы – для изделий с мало различающейся высотой (или толщиной); универсальные – с поворотом шпиндельной бабки и траверсы около горизонтальных взаимно перпендикулярных осей – для сверления отверстий с любым направлением оси; переносные и самоходные – для крупных и тяжелых изделий. Основные узлы радиально-сверлильного станка на колонне (рис. 4.4) следующие: А – основание (плита); Б – неподвижная колонна; В – поворотная колонна; Г – рукав (траверса); Д – механизм подъема рукава; Е – сверлильная (шпиндельная) головка; Ж – шпиндельный узел; И – стол. Стол предназначен для закрепления на нём обрабатываемых деталей. Однако громоздкие детали могут устанавливаться на основании, стол в таком случае может быть снят. Движения в станках: - главное – вращение шпинделя с инструментом; - подача – осевое перемещение шпинделя с инструментом; - установочные – вертикальное перемещение рукава по колонне, радиальное перемещение головки по рукаву, поворот рукава вместе с поворотной колонной относительно неподвижной колонны. 4.1.3 Станки для сверления глубоких отверстий Отверстия длиной более 10 диаметров называют глубокими. При сверлении таких отверстий возникают следующие затруднения: а) увод оси отверстия; б) плохой подвод охлаждающей жидкости; в) плохой отвод стружки. Указанное обусловило создание особых станков и инструментов для глубокого сверления. Станки бывают вертикальными и горизонтальными. Последние распространены больше. Главное движение на станках – вращение заготовки. Она закрепляется в патроне шпинделя бабки изделия и поддерживается люнетами. Осевая подача сообщается сверлу, установленному на стебле (шпинделе) стеблевой бабки. Стебель поддерживается люнетом. Через стебель сверла (или зазор между стенкой обрабатываемого отверстия и сверлом) подаётся под давлением смазочно-охлаждающая жидкость, которая вымывает стружку из зоны резания. Отработанная жидкость со стружкой выходит через зазор между стенкой отверстия и сверлом (или через стебель сверла). 4.2 Расточные станки 4.2.1 Универсальные горизонтально-расточные станки Общие сведения Горизонтально-расточные станки предназначены для обработки заготовок средних и крупных размеров в условиях индивидуального и серийного производства. На горизонтально-расточных станках возможно растачивание отверстий, точение канавок в них, обтачивание наружных поверхностей, нарезание резьб (рис. 4.1), фрезерование и выполнение других работ. Основным размером станков является диаметр D выдвижного расточного шпинделя. Горизонтально-расточные станки малых размеров D=50-125 мм имеют следующие основные узлы (рис. 4.2): А – задняя стойка; Б – люнет; В – шпиндельная бабка (головка); Г – передняя стойка; Д – сани стола; Е – салазки стола; Ж – поворотный стол; З – станина; И – радиальный ("летучий") суппорт (резцовая головка); К – планшайба; Л – выдвижной расточный шпиндель. Обрабатываемая деталь закрепляется на столе, режущий инструмент – в шпинделе или суппорте планшайбы. В станках могут совершаться следующие формообразующие движения: - главное – вращение шпинделя или планшайбы; - подачи – осевое перемещение шпинделя, радиальное перемещение суппорта, вертикальное перемещение бабки, продольное перемещение саней с салазками и столом, поперечное перемещение салазок со столом. В станках возможны следующие наладочные и вспомогательные движения: быстрые и ручные перемещения саней, салазок, бабки и люнета, шпинделя. Возможно также ручное перемещение задней стойки и поворот стола. Поворотные столы станков имеют 4 фиксированные позиции через 90 градусов. В промежуточные положения стол устанавливается по круговой шкале. Расточные станки средних размеров (D=100-200 мм) имеют те же узлы, что и станки малых размеров, но стол перемещается лишь в одном направлении, чаще – продольном, а поперечное перемещение сообщается стойкам. В тяжелых расточных станках (D до 320 мм) стол как таковой отсутствует и заготовку устанавливают на основании (станине), передняя стойка перемещается в продольном и поперечном направлениях, задняя – в поперечном. На базе ряда моделей горизонтально-расточных станков выпускаются станки с ЧПУ и станки с ЧПУ и автоматической сменой инструмента – так называемые "обрабатывающие центры", или многооперационные, или многоцелевые станки. 4.2.2 Координатно-расточные станки Координатно-расточные станки предназначены в основном для обработки отверстий с точными межцентровыми расстояниями (точность до 5-1 мкм). На станках можно также фрезеровать плоскости, а также использовать их как измерительные машины для выполнения работ, связанных с контролем и точной разметкой. Для точного измерения координатных перемещений применяются системы: механические, оптические, электрические и др. Станки изготавливаются с точностью по классу А и эксплуатируются в термоконстантных помещениях. Выпускаются станки в горизонтальном и вертикальном исполнениях. Последние могут быть одно- и двухстоечными. Горизонтальные станки по компоновке подобны универсальным горизонтально-расточным станкам. Вертикальные одностоечные станки (рис. 4.3,а) имеют следующие основные узлы: А – шпиндельная бабка; Б – стойка; В – стол; Г – салазки поперечные; Д – станина; Е – привод перемещений стола. В вертикальных двухстоечных станках (рис. 4.3,б) расточная головка А располагается на траверсе Ж, перемещающейся по стойкам Б; стойки для жёсткости соединены порталом И. Выпускаются станки с рабочей поверхностью стола от Æ140 до размера 1400´2240 мм. К станкам могут прилагаться вращающийся и поворотный столы. 5 Строгальные, долбёжные и протяжные станки 5.1 Строгальные и долбёжные станки Эти станки предназначены для обработки плоскостей и фасонных линейчатых поверхностей резцами. Строгальные станки делят на поперечные и продольные. На поперечно-строгальных станках резец устанавливается на суппорте ползуна и ему сообщается горизонтальное возвратно-поступательное перемещение – главное движение. Деталь устанавливается на столе, который может получать поперечное прерывистое перемещение – поперечную подачу. При необходимости обработки поверхностей с вертикальной подачей вертикальное прерывистое перемещение сообщается суппорту с резцом. Выпускаемые станки имеют длину хода ползуна до 200-2400 мм. На рис. 5.1 показана компоновочная схема одной из моделей поперечно-строгального станка и возможности обработки на станке при изменении положения суппорта и при использовании различных резцов. Продольно-строгальные станки предназначены для обработки крупногабаритных и тяжёлых деталей типа станин, стоек, корпусов, рам и т.д. Станки выпускаются одно- и двухстоечными (рис. 5.2) с наибольшей длиной и шириной строгания соответственно до 2500-15000 и 630-5000 мм. Главным движением на станках является возвратно-поступательное перемещение горизонтального стола с заготовкой, подачей – прерывистое перемещение суппортов с резцами (вертикальное, горизонтальное или под углом). На долбёжных станках (рис. 5.3) возможна обработка шпоночных пазов, канавок, граней в цилиндрических и конических отверстиях. Главное движение на станках – вертикальное или под небольшим углом к вертикали возвратно-поступательное перемещение долбяка (ползуна) с инструментом, подача – прерывистое поперечное, продольное или круговое движение стола с заготовкой. Станки выпускаются с наибольшим кодом долбяка до 100-1400 мм и диаметром стола до 240-1600 мм. 5.2 Протяжные станки Протяжные станки применяются для чистовой обработки внутренних и наружных поверхностей различного профиля протяжками (рис. 5.4). Протяжные станки подразделяются: а) по назначению: для внутреннего (рис. 5.5) и для наружного протягивания; б) по направлению и характеру рабочего движения: на горизонтальные (см. рис. 5.5), вертикальные (чаще называются прошивочные); Главное движение на вертикальных и горизонтальных станках – прямолинейное перемещение протяжки (реже – заготовки). Движение подачи как таковое отсутствует. Оно скрыто в конструкции протяжки, каждый последующий зуб которой имеет превышение над предыдущим ("подъем на зуб" порядка – 0,04-0,1 мм). Привод большинства станков - гидравлический, высокоскоростных станков (v до 90 м/мин) - электромеханический от регулируемых электродвигателей. 6 Станки для абразивной обработки 6.1 Шлифовальные станки Шлифовальные станки работают вращающимся абразивным инструментом. Значительная часть шлифовальных станков предназначена для окончательной чистовой обработки деталей. В зависимости от формы шлифуемой поверхности и вида шлифования станки общего назначения делятся на: круглошлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные, бесцентровошлифовальные. Станки, работающие абразивными кругами, применяются также для заточки режущего инструмента, обдирки заготовок, отрезки заготовок. К специализированным относят станки для шлифования резьб, зубьев шестерён, шлицев, сфер, деталей подшипников качения и др. 6.1.1 Круглошлифовальные станки Круглошлифовальные станки предназначены для шлифования наружных цилиндрических и конических поверхностей с наибольшими диаметрами до 100-1600 мм и длинами до 150-12500 мм. На станине А круглошлифовального станка (рис. 6.1) располагается продольно-подвижный стол Б с находящейся на нём рабочим столом В. Слева и справа на рабочем столе установлены бабка изделия или передняя бабка Г и задняя бабка Ж, в которых устанавливается обрабатываемое изделие. На перпендикулярном заднем приливе станины расположена поперечно-подвижная шлифовальная бабка Д, на шпинделе которой закрепляется шлифовальный круг Е. Для обеспечения шлифования пологих конусов рабочий стол может быть повёрнут вокруг вертикальной оси на небольшой угол (до ±6°). В универсальных круглошлифовальных станках возможны также повороты передней и шлифовальной бабок вокруг их вертикальных осей на большие углы, что позволяет шлифовать конусы с большим углом при вершине и торцевые плоскости. Кроме этого универсальные станки имеют дополнительную откидную головку для шлифования отверстий. Выпускаются станки для работы методом сквозного шлифования и для работы методом врезного шлифования. На станках, работающих по методу сквозного шлифования ("напроход"), совершаются следующие формообразующие движения (рис. 6.2,а): - главное – вращение шлифовального круга (nш, v); - подачи: круговая (окружная) – вращение детали (nд, Sкр), продольная – перемещение детали вдоль её оси (S), поперечная – перемещение круга перпендикулярно к оси детали (Sп). Поперечная подача является прерывистой, другие – непрерывными. а) б) |