Металлорежущие станки. С. С. Данильчик металлорежущие станки
 Скачать 2.9 Mb.
|
|
1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Вакуумная и компрессорная техника» С. С. Данильчик МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ Пособие для студентов направления специальности 1-08 01 01-01 «Профессиональное обучение (машиностроение)» Рекомендовано учебно-методическим объединением по образованию в области профессионально-технического обучения Минск БНТУ 2019 2 УДК 621.9.06 (076.5) ББК 34.63-5я7 Д18 Рецензенты: кафедра материаловедения и технологии металлов Белорусского государственного технологического университета (заведующий кафедрой Д. В. Куис); заведующий лабораторией технологий и оборудования индукционного нагрева физико-технического института НАН Беларуси, кандидат технических наук, доцент И. И. Вегера Данильчик, С. С. Металлорежущие станки : пособие для студентов направления специальности 1-08 01 01-01 «Профессиональное обучение (маши- ностроение)» / C. C. Данильчик. – Минск: БНТУ, 2019. – 137 с. ISBN 978-985-550-966-1. В пособии даны требования и руководство к выполнению лабораторных работ по проверке точности токарного станка, настройке кинематических цепей, програм- мированию обработки на станках с ЧПУ, изучению назначения, устройства металло- режущих станков и их настройке для обработки деталей. В каждой работе приведены теоретические сведения, порядок проведения рабо- ты, содержание отчета и контрольные вопросы. УДК 621.9.06 (076.5) ББК 34.63-5я7 ISBN 978-985-550-966-1 © Данильчик С. С., 2019 © Белорусский национальный технический университет, 2019 Д18 3 Содержание ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................. 4 Лабораторная работа № 1 ПРОВЕРКА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА НА ТОЧНОСТЬ ...................................................................................... 5 Лабораторная работа № 2 АНАЛИЗ СКОРОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЧАТЫХ ПРИВОДОВ СТАНКА ......................................................................... 18 Лабораторная работа № 3 НАСТРОЙКА КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ .................................................... 23 Лабораторная работа № 4 АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ КОРОБОК СКОРОСТЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ........................... 38 Лабораторная работа № 5 ПРОГРАММИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ТОКАРНОМ СТАНКЕ С ЧПУ МОДЕЛИ 16К20Ф3С32 ........... 51 Лабораторная работа № 6 ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 1К341 ............. 65 Лабораторная работа № 7 УСТРОЙСТВО ШИРОКОУНИВЕРСАЛЬНОГО КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА МОДЕЛИ FU350MRApUG И НАСТРОЙКА ДЕЛИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ ............................................................... 82 Лабораторная работа № 8 ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 3Д711АФ10-1 ...................................................................... 98 Лабораторная работа № 9 УСТРОЙСТВО И НАСТРОЙКА ЗУБОДОЛБЕЖНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 5В12 .................................................................. 116 ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................................................. 128 4 ВВЕДЕНИЕ Основными задачами изучения дисциплины являются ознаком- ление с устройством типовых механизмов и узлов станков, с прин- ципом их работы, системами управления станками, с основными группами и типами станков, приобретение знаний по конструктив- ным особенностям и технологическим возможностям станков и их кинематической настройкой. Одной из форм изучения дисциплины являются лабораторные работы. Пособие содержит лабораторные работы, рассматривающие та- кие важные вопросы дисциплины, как основы кинематики металло- режущих станков, управление станками, устройство, кинематика станков различных типов и настройка их для выполнения техноло- гических операций. Каждая лабораторная работа включает цель, применяемые в рабо- те оборудование, приспособления и инструмент, методические реко- мендации, задание и содержание отчета. Для обеспечения самостоя- тельности работы студентам выдаются индивидуальные задания. В работах приводятся необходимые для выполнения задания теоре- тическая информация, схемы, рисунки, формулы, справочный мате- риал. Алгоритм выполнения некоторых сложных заданий поясняется на примерах. В конце каждой работы содержится перечень контроль- ных вопросов для закрепления изученного материала и самоконт- роля. Каждая лабораторная работа студентом защищается. На защите проверяется уровень владения теорией, методикой выполнения за- дания и правильность полученных результатов. 5 Лабораторная работа № 1 ПРОВЕРКА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНОГО СТАНКА НА ТОЧНОСТЬ Цель работы: ознакомиться с устройством токарно-винторез- ного станка и основными методами и средствами проверки его на точность. Оборудование, приспособления, инструмент 1. Токарно-винторезный станок Optimum D 460 1000; 2. Индикаторная стойка с индикатором. 3. Контрольные оправки. 4. Упорные центры. 5. Микрометр. Задание 1. Изучить методику проверки точности станка. 2. Выполнить проверку геометрической точности станка, для че- го группа студентов делится на бригады по три-четыре человека в каждой. 3. Результаты проверки внести в табл. 1.1. 4. Сделать вывод о соответствии станка нормам геометрической точности. Таблица 1.1 Результаты проверки точности станка N п/п Содержание проверки Эскиз установки Погрешность Допусти- мая, мкм Фактичес- кая, мкм 1 2 3 4 5 1 Радиальное биение наружной центрирую- щей поверхности шпинделя 10 6 Окончание табл. 1.1 1 2 3 4 5 2 Торцевое биение фланца шпинделя 20 3 Радиальное биение упорного цента, встав- ленного в отверстие шпинделя 15 4 Параллельность оси наружной поверхности пиноли направлению перемещения суппорта а) 15 б) 20 5 Параллельность на- правления перемеще- ния пиноли задней бабки направлению перемещения суппорта а) 8 б) 10 6 Одновысотность оси вращения шпинделя и оси отверстия пиноли задней бабки 40 7 Прямолинейность про- дольного перемещения суппорта в вертикаль- ной плоскости 7,5/250 мм Содержание отчета Отчет о лабораторной работе должен содержать: название работы, цель и применяемое оборудование; таблицу проверки точности станка (см. табл. 1.1); схемы проверки точности станка по изделию и краткое их опи- сание; подробный вывод о точности проверяемого станка. 7 Назначение и устройство токарно-винторезного станка Токарно-винторезный станок Optimum D 460 000 (рис. 1.1) пред- назначен для обработки наружных и внутренних цилиндрических и конических поверхностей, фасонной обработки, подрезания тор- цовых поверхностей, нарезания резьбы. Максимальный диаметр об- рабатываемых заготовок над станиной составляет 460 мм. Наибольшее расстояние между центрами передней и задней ба- бок равно 1000 мм. Рис. 1.1. Внешний вид станка: СТ – станина; КП – коробка подач; КС – коробка скоростей; ПТ – патрон; ЛН – люнет; РД – резцедержатель; ПС – поперечные салазки; СП – суппорт; ПН – пиноль задней бабки; ЗБ – задняя бабка Точность станков Точностью станка называют степень приближения действитель- ных значений параметров станка и обработанных на нем деталей к заданным величинам. Точность оценивается погрешностью, кото- рая равна разности действительного и заданного значений параметра. Точность станка зависит от точности изготовления ответственных деталей (шпиндель и его опоры, направляющие, корпусные детали 8 и т. д.), качества сборки и регулировки узлов станка, точности рабо- ты приводов вращения шпинделя и подач. Различают геометрическую и кинематическую точность станка. Геометрическая точность отражает правильность формы и взаим- ного расположения частей станка, несущих инструмент или заго- товку, и зависит от точности изготовления деталей станка, точности сборки узлов станка и износа в процессе эксплуатации. Кинематическая точность – это степень приближения значений фактических перемещений рабочих органов станка, выполняющих взаимные согласованные движения, к номинальным. Она зависит от точности изготовления зубчатых колес, червяков, винтовых пар и других передач. Кинематическая погрешность определяется ошиб- ками в передаточных отношениях различных передач. Эти погреш- ности сказываются на точности обработки на токарно-винторезном станке резьбы резцом, требующей согласования движений рабочих органов станка. Погрешности станка обусловливают неточности формы и разме- ров обработанных деталей. Наибольшее влияние на точность обра- ботки оказывают биение шпинделя и прямолинейность направляю- щих станины. Биение шпинделя зависит от точности изготовления расточек в корпусе шпиндельной бабки под подшипники, от каче- ства изготовления самих подшипников и правильности их регули- ровки, от качества сборки шпиндельного узла. Биение переднего центра происходит вследствие биения конического отверстия шпин- деля относительно оси шпинделя. От точности направляющих станка зависит точность траектории движения режущего инструмента. При обработке на станках, точность которых не соответствует требованиям ГОСТ, детали могут иметь следующие погрешности формы и расположения: отклонение от прямолинейности образующих поверхностей об- работанных деталей, которое возникает вследствие износа направ- ляющих; корсетность детали из-за податливости центров; отклонение от круглости деталей вследствие биения подшип- ников или некруглости шеек шпинделя; отклонение от плоскостности торцовых поверхностей вслед- ствие осевого биения шпинделя; 9 конусность деталей вследствие непараллельности оси шпин- деля направляющим, смещения центра пиноли задней бабки, раз- личной жесткости переднего и заднего центров и др. Проверка точности станков выполняется по нормам точности, установленным ГОСТ 18097–93 «Станки токарно-винторезные и то- карные. Основные размеры. Нормы точности». Схемы и способы измерений регламентированы ГОСТ 22267 «Станки металлорежу- щие. Схемы и способы измерений геометрических параметров». Приборы и инструменты для проверки точности станков Для проверки геометрической точности токарных и других стан- ков общего назначения применяются различные средства и методы. При испытании станков применяются индикаторы, поверочные линейки, уровни, щупы, контрольные оправки, универсальные мо- стики и другие средства. Индикаторы применяются для измерений с точностью до 0,01 мм (рис. 1.2). Для более точных измерений ис- пользуют миниметры. Измерительное усилие индикатора при изме- рениях не превышает 1 Н. Стойка индикатора надежно закрепляется на массивной подставке с широкой опорной поверхностью (рис. 1.3). Наиболее надежны электромагнитные подставки. Рис. 1.2. Индикатор часового типа Рис. 1.3. Индикаторная стойка с индикатором 10 Поверочные линейки применяют главным образом для проверки плоскостности и прямолинейности направляющих поверхностей стан- ков (рис. 1.4). Поверочные линейки выпускаются прямоугольного или двутаврового сечения с параллельными сторонами, либо в виде линеек-мостиков более жесткой конструкции, либо линеек треуголь- ного сечения (линеек-клиньев). Поверочные уровни используют для контроля как горизонталь- ного, так и вертикального расположения поверхностей при провер- ке точности станков (рис. 1.5). Рис. 1.4. Поверочные линейки Рис. 1.5. Поверочный уровень Щупы применяют для измерения величины зазоров между при- легающими друг к другу поверхностями и определения отклонений от прямолинейности плоскостей направляющих станков и плит при наложении на них поверочных линеек. Щупы изготавливаются в ви- де наборов пластин (рис. 1.6). Пластины отличаются друг от друга по толщине на 0,01 и 0,5 мм. Толщина самой тонкой пластины 0,02 мм, а самой толстой – 1 мм. Длина пластин бывает 100 и 200 мм. Для проверки точности станков применяют два вида контроль- ных оправок: а) консольные – оправки с цилиндрической контрольной частью и коническим хвостиком, которым они вставляются в конусное от- верстие шпинделя или пиноли задней бабки станка. Длина цилин- дрической контрольной части оправок 100 или 300 мм (рис. 1.7, а). б) центровые – оправки цилиндрической формы по всей длине и с центровыми отверстиями на торцах. Бывают длиной 300, 500 и 1000 мм. Оправки устанавливают в центрах (рис. 1.7, б). 11 Рис. 1.6. Набор щупов Рис. 1.7. Контрольные оправки: а – консольная; б – центровая Наружный диаметр оправки не должен быть меньше 25 мм. Оправки изготавливают из термически обработанной стали или чу- гуна после его естественного или искусственного старения. Оправки тщательно обрабатываются, шероховатость на поверхности не пре- вышает Rа 0,32 мкм, наибольшее отклонение их рабочих поверхно- стей от цилиндрической формы не превышает 0,003 мм. Для умень- шения прогиба при замерах точности оправки делают полыми. Стандартные методы проверки геометрической точности токарно-винторезных станков Вращение и перемещение узлов и деталей станка во время про- верки производят вручную при отключенном шпинделе, а в отдель- ных случаях – при наименьшей частоте вращения шпинделя. 1. Радиальное биение наружной центрирующей поверхности шпин- деля измеряют индикатором, установленным на неподвижную часть станка так, чтобы его измерительный наконечник касался наружной конической поверхности шпинделя и был ей перпендикулярен. После этого шпиндель приводят во вращение со скоростью, позволяющей регистрировать показания измерительного прибора (см. табл. 1.1, про- верка 1). Биение проверяют в горизонтальной и вертикальной плос- костях. За радиальное биение центрирующей поверхности шпинде- ля принимают наибольшее из них. 2. Торцевое биение фланца шпинделя измеряется индикатором, установленным на неподвижной части станка так, чтобы его изме- рительный наконечник касался торцовой поверхности и был пер- пендикулярен к ней. Измерительный наконечник должен отстоять а б 12 от оси вращения на возможно большее расстояние. Шпинделю со- общается медленное вращение (см. табл. 1.1, проверка 2). Измере- ние производят в четырех точках равномерно расположенных по окружности. Торцевое биение рабочего органа равно наибольшей алгебраической разности показаний измерительного прибора. 3. Радиальное биение упорного центра, вставленного в отверстие шпинделя, проверяют с помощью жесткого центра и индикатора (см. табл. 1.1, проверка 3). Центр устанавливают в шпиндель станка. Измерительный наконечник подводят к центру так, чтобы он касал- ся образующей конуса вблизи середины и был ей перпендикулярен. Шпиндель приводят в медленное вращение. Чтобы исключить из результатов измерения биение самого центра, после выполнения пер- вого измерения его извлекают, поворачивают на 180 вокруг своей оси и вновь устанавливают в шпиндель станка с тем же усилием. Затем измерение повторяют. Биение проверяют в горизонтальной и верти- кальной плоскостях. За радиальное биение принимают наибольшее из них, деленное на cos , где – половина угла конуса. 4. Параллельность оси наружной поверхности пиноли задней бабки направлению продольного перемещения суппорта (см. табл. 1.1, про- верка 4). Заднюю бабку с вдвинутой пинолью устанавливают на рас- стоянии не менее 400 мм от торца шпинделя и закрепляют. Затем пиноль выдвигают на 100 мм и закрепляют. Индикатор с подстав- кой крепят на суппорте. Измерения проводят при перемещении суппорта вдоль станины у торца пиноли и на расстоянии 100 мм от ее торца, после чего определяют разность показаний в двух поло- жениях индикатора, которая и будет соответствовать отклонению от параллельности оси наружной поверхности пиноли задней бабки направлению продольного перемещения суппорта. Отклонения опре- деляют в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной. 5. Параллельность направления перемещения пиноли задней баб- ки направлению перемещения суппорта определяют в двух плоскос- тях: вертикальной и горизонтальной (см. табл. 1.1, проверка 5). Зад- нюю бабку с минимальным вылетом пиноли, достаточным для про- ведения измерения, устанавливают на расстоянии не менее 400 мм от торца шпинделя. Индикатор со стойкой укрепляется на суппорте так, чтобы его измерительный штифт касался поверхности пиноли и был перпендикулярен ей. При этом пиноль задней бабки закреплена. 13 Затем пиноль освобождают и выдвигают ее на величину, равную 50 мм, после чего снова закрепляют. Суппорт с индикаторной стой- кой перемещают до установки индикатора в ту же точку, что и при первоначальной установке. Отклонение определяется как разность показаний индикатора в двух положениях пиноли и суппорта. 6. Одновысотность оси вращения шпинделя и оси отверстия пи- ноли задней бабки проверяется с помощью цилиндрической оправ- ки с центровыми отверстиями и индикатора со стойкой. Оправку длиной, примерно равной максимальному диаметру обрабатывае- мой детали, устанавливают в центрах шпинделя и пиноли задней бабки (см. табл. 1.1, проверка 6). Индикатор со стойкой закрепляют на суппорте так, чтобы его измерительный наконечник касался по- верхности оправки по ее верхней образующей. Наивысшую точку оправки находят перемещением поперечных салазок суппорта впе- ред и назад. Измерения производят в сечениях, расположенных на концах оправки. Для исключения из результатов измерения неточ- ности изготовления профильного сечения контрольной оправки до- пускается поворачивать оправку на 180° вокруг своей оси. Отклонение от одновысотности осей рабочих органов относительно общей базовой плоскости при измерении с поворотом оправки равно разности двух средних арифметических значений показаний измери- тельного прибора, полученных при измерении до и после ее поворота. При этом для каждого положения оправки (до поворота и после него) определяют среднее арифметическое показаний измерительного при- бора в сечениях I и II. Пример расчета приведен в табл. 1.2. Таблица 1.2 Расчет отклонения от одновысотности оси вращения шпинделя и оси отверстия пиноли задней бабки Сечение измерения Положение контрольной оправки Показание индикатора, мкм Среднее арифмети- ческое показаний индикатора, мкм I Исходное 8 11 После поворота на 180° 14 II Исходное 18 22 После поворота на 180° 26 14 Отклонение от одновысотности осей рабочих органов будет рав- но 22 11 11 мкм. 7. Прямолинейность продольного перемещения суппорта в вер- тикальной плоскости (см. табл. 1.1, проверка 7). Контрольную оправ- ку устанавливают в центрах, измерительный прибор – на суппорт. Измерительный наконечник должен касаться образующей оправки и быть перпендикулярным к ней. Измерения проводят при переме- щении суппорта на заданную длину. Отклонение от прямолинейно- сти траектории перемещения равно наибольшей алгебраической разности показаний измерительного прибора. Если показания изме- рительного прибора на концах оправки неодинаковы, то отклонения определяют расчетным путем по формуле 0 0 , L i i i Y Y Y Y X Y L где Y i – показания измерительного прибора в i-й точке с координа- той X i ; Y 0 и Y L – показания измерительного прибора в начале и конце перемещения; L – длина перемещения (рис. 1.8). Рис. 1.8. Схема для расчета отклонения от прямолинейности Пример расчета отклонения от прямолинейности перемещения при разных показаниях измерительного прибора в начале и конце 15 перемещения. Измерение проводилось на длине перемещения 400 мм с интервалами (шагами) измерения 100 мм. Результаты измерения и расчета представлены в табл. 1.3. Таблица 1.3 Результаты измерения и расчета отклонения от прямолинейности Точка измерения i Результат измерения Результаты расчета Y′ i , мкм X i , мм Y i , мкм 0 0 5 0 1 100 6 –1 2 200 8 –1 3 300 10 –1 4 400 13 0 Из таблицы следует: Y' max = 0; Y' min = –1 мкм. Отклонение от прямолинейности перемещения Δ = –1 мкм. 8. Проверка точности станка по изделию производится путем проверки точности геометрической формы цилиндрической по- верхности образца, обработанного на станке. Для проверки точности используются образцы в виде валика диаметром d D/8 и длиной L D/2, но не более 500 мм (D – мак- симальный диаметр обработки на данном станке). При L > 50 обра- зец изготавливается с тремя поясками шириной а = 20 мм, располо- женными по концам и в середине. Образец закрепляется в патроне. На предварительно изготовленном образце обтачивают пояски, а за- тем микрометром измеряют их диаметры в поперечном и продоль- ном сечениях (рис. 1.9). Постоянство диаметров в поперечном сечении проверяется на пояске, ближайшем к месту крепления. Измерения проводят в че- тырех продольных сечениях, т. е. при повороте микрометра относи- тельно детали через 45 . Допустимое отклонение – 10 мкм при мак- симальном диаметре обрабатываемых заготовок D ≤ 800 мм. 16 Рис. 1.9. Форма образца для проверки точности станка по изделию Постоянство диаметров в продольном сечении определяется пу- тем измерения диаметров всех поясков. Разность диаметров двух соседних поясков не должна превышать 75 % полученной разности диаметров наружных поясков. Больший диаметр должен распола- гаться вблизи передней бабки. 9. Проверка прямолинейности торцовой поверхности детали про- изводится путем торцового обтачивания стальной или чугунной за- готовки (типа планшайбы) с диаметром не менее высоты центров станка. Обрабатываемая поверхность предварительно разделяется на две или три концентрические поверхности, одна из которых цент- ральная (рис. 1.10). Измерительный прибор устанавливается на суп- порте, наконечник индикатора касается измеряемой поверхности и перпендикулярен ей. Прибор перемещают в поперечном направ- лении салазками. Измерение проводят в двух взаимно перпендику- лярных сечениях за счет поворота шпинделя. Рис. 1.10. Схема проверки прямолинейности торцовой поверхности детали Отклонение от прямолинейности равно половине наибольшей разности показаний индикатора. Допустимое отклонение для образ- ца диаметром 200 мм равно 15 мкм (только в сторону вогнутости). 10. Проверка точности винторезной цепи. Контрольную пару винт-гайка с шагом, возможно близким к ша- гу ходового винта, устанавливают в центрах. Прибор для измерения 17 длины устанавливают на суппорте так, чтобы его измерительный наконечник упирался в торец контрольной гайки (рис. 1.11). Станок настраивают на нарезание резьбы с шагом, равным шагу контроль- ной пары. При включении вращения шпинделя гайка контрольной пары и суппорт будут перемещаться вдоль винта. Отклонение опре- деляется как наибольшая разность показания прибора на любом участке измерения в пределах длины измерения. Рис. 1.11. Схема проверки кинематической точности винторезной цепи Допустимое отклонение для станков с наибольшим расстоянием между центрами менее 2000 мм составляет 40 мкм на длине изме- рения 300 мм. |