|
|
ОглавлениеРабочая учебная программа (разработал в А. Горлачёв) Конспект лекций (разработал в А. Горлачев) Методические указания к лабораторным работам и отчету по ним (разработал в А. Горлачёв) Контрольные тесты, вопросы и задания Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуКОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ (разработал В.А. Горлачев)Устройство станкаМеталлорежущий станок – машина для размерной обработки заготовок в основном путем снятия стружки. Станок подразделяется на несколько важных частей, называемых узлами. 1. Главный привод станка сообщает движение инструменту или заготовке для осуществления процесса резания с необходимой скоростью. Движение сообщается шпинделю, в котором закреплен либо инструмент, либо заготовка. 2. Привод подач необходим для перемещения инструмента относительно заготовки для получения обрабатываемой поверхности. У большинства станков это прямолинейное движение. Сочетанием нескольких прямолинейных и вращательных движений возможно получить любую пространственную траекторию или любую форму поверхности. 3. Привод позиционирования необходим для перемещения узла станка из исходной в заданную позицию (например, при последовательной обработке нескольких отверстий или плоскостей). Может сочетаться с приводом подач как у токарного станка. 4. Несущая система станка состоит из набора соединенных между собой базовых деталей. Соединения могут быть неподвижными или подвижными на направляющих. Обеспечивает правильное взаимное расположение заготовки и режущего инструмента под воздействием сил резания и температурных факторов. 5. Манипулирующие устройства необходимы для автоматизации вспомогательных движений в станке (например, смены заготовок, их зажима, перемещения или поворота, смены инструмента, удаления стружки). 6. Устройство управления. Может быть ручным, с механической системой управления или с ЧПУ. 7. Контрольно-измерительные устройства необходимы в станке для контроля состояния ответственных частей станка, работоспособности режущего инструмента и измерения размера заготовки. Классификация станковВ зависимости от целевого назначения обработки тех или иных деталей или поверхностей и применения вида инструмента, станки подразделяются на группы (табл. 1). Таблица 1 Классификация станков При обозначении моделей станков, первая цифра указывает на группу станка, вторая – на тип, а последние цифры характеризуют размер рабочего пространства, т.е. предельные допустимые размеры обработки. Например, рабочее пространство токарного станка – это максимальные размеры диаметра и длины обрабатываемой заготовки, а фрезерного или расточного – габариты детали прямоугольной формы. По степени специализации станки делятся: на универсальные, применяемые для выполнения различных операций на деталях широкой номенклатуры; специализированные, предназначенные для обработки однотипных деталей, схожих по конфигурации, но имеющих различные размеры (зуборезные, резьбонарезные); специальные станки для обработки одной или нескольких почти одинаковых деталей в условиях крупносерийного производства; гибкие производственные модули (ГПМ) – автоматизированная универсальная и технологическая ячейка, основой которой является станок с полным набором манипуляторов, контрольных и измерительных приборов. По своему управлению станки делятся на автоматы, полуавтоматы и автоматические линии. Автоматом называется станок, в котором все рабочие и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки заготовки, механизированы. Полуавтоматом называется станок, в котором часть движений не механизирована. Эти движения, как правило, связаны с загрузкой и снятием заготовки. Автоматическая линия – это набор станков-автоматов расположенных последовательно в соответствии с ходом технологического процесса и связанных с общим транспортом и управлением. По степени точности различают станки пяти классов: нормальной – Н, повышенной – П, высокой – В, особо высокой – А особо точные станки (мастер-станки) – С. По массе станки делятся на легкие – массой до 1 т, средние – до 10 т и тяжелые – от 10 т. Тяжелые станки делятся на крупные – от 10 до 30 т, тяжелые – от 30 до 100 т и особо тяжелые – более 100 т. Технико-экономические показатели станковЭффективность станка А – комплексный (интегральный) показатель, отражающий главное назначение станка повышать производительность труда и снижать затраты труда при обработке деталей. Эффективность станка выражается зависимостью А – N/С, где N – годовой выпуск деталей, С – сумма годовых затрат на изготовление. При подборе станочного оборудования сравнивают эффективность двух вариантов по разности приведенных затрат. Р = С1 – С2, где С1 – базовый вариант, С2 – более совершенный вариант. Производительность Q определяется способностью станка обеспечить обработку определенного числа деталей в единицу времени: Qш = То/Т, где То – годовой фонд времени, Т – полное время всего цикла изготовления детали. Понятие технологическая производительность определяет непрерывную обработку детали, когда не затрачивается время на вспомогательные операции. Надежность станка – свойство станка обеспечивать бесперебойный выпуск годной продукции в заданном количестве в течение определенного срока службы при условии техобслуживания и ремонта. Безотказность станка – свойство станка непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Долговечность станка – свойство станка сохранять работоспособность в течение некоторого времени до наступления предельного состояния, когда необходим ремонт или техобслуживание. Ремонтопригодность – свойство, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и восстановлению рабочего состояния путем ремонта. Технический ресурс – наработка от начала эксплуатации или её обновления после среднего и капитального ремонта. Гибкость станочного оборудования – способность к быстрому переналаживанию при изготовлении новых деталей. Гибкость характеризуется двумя показателями – универсальностью и переналаживаемостью. Универсальность определяется числом разных деталей, подлежащих обработке на данном станке, т.е. номенклатурой обрабатываемых деталей. Переналаживаемость определяется потерями времени и средств на переналадку станка при переходе от одной партии заготовок к другой. Точность станка в основном влияет на точность изготовляемой детали. Разделяется на две группы: геометрическую, зависящую от ошибок соединений узлов станка при отсутствии внешних воздействий, а также от точности изготовления базовых деталей и качества сборки станка, кинематическую, необходимую для станков, в которых сложные движения требуют согласования скоростей нескольких простых для создания сложной формы обрабатываемой поверхности, например зубчатого колеса. Жесткость станков характеризует их свойство противостоять появлению упругих перемещений под действием сил резания. Виброустойчивость станка определяется его способностью противостоять возникновению колебаний инструмента относительно заготовки и влияет на точность и производительность станка. Формообразование поверхностейПроцесс формирования поверхностей на станках аналогичен процессу образования идеальных поверхностей в геометрии. Любую поверхность можно представить как след движения одной линии по другой. Общее название этих линий производящие. В зависимости от метода образования поверхности (рис. 1) производящая линия может быть образующей или направляющей (2), например, поверхность цилиндра и профиль зуба колеса можно получить двумя методами (обратимые поверхности). Пример необратимой поверхности – конус. В данном случае если направляющая линия будет 2, то конуса не получится. Рис. 1. Образование поверхностей: 1 – направляющая производящая линия; 2 – образующая производящая линия Методы образования производящих линий При получении поверхности на станке методом резания в зависимости от выбранного вида режущего инструмента, а значит и формы его режущей кромки, используется четыре метода образования производящих линий (рис. 2). Метод копирования состоит в том, что форма образующей поверхность линии совпадает с формой режущих кромок инструмента (рис. 2, а). Метод обката, или огибания (рис. 2, б) заключается в том, что форма образуемой производящей линии возникает в виде огибающей ряда последовательных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при обкатывании её без скольжения образующей линии. Рис. 2. Методы образования производящих линий: 1 – линия режущей кромки инструмента; 2 – образующие производящие линии; 3 – траектория движения точки А режущей кромки инструмента; 4 – режущая точка инструмента; 5 – точка касания образуемой производящей линии режущей точкой А инструмента; 6 – траектория режущей точки 4 инструмента; v1, v2 – относительные скорости Метод следа (рис. 2, в) состоит в том, что форма производящей линии получается в виде следа режущей точки кромки инструмента при относительном движении заготовки и инструмента. Метод касания (рис. 2, г) заключается в том, что форма производящей линии возникает в виде огибающей мест касания множества режущих точек вращающегося инструмента, в результате относительных движений оси вращения инструмента (шпинделя) и заготовки. Кинематические группы и их обозначениеКаждое исполнительное движение в станках осуществляется кинематической группой. Название каждой группы зависит от её исполнительного движения, например, формообразующая группа, создает движение заготовки относительно инструмента или инструмента относительно заготовки для создания определенной поверхности. При проектировании станка, прежде всего, выбирают, как и каким инструментом будет создаваться та или иная поверхность, а затем создают структурную схему и далее и конструкцию самого станка. При создании структурной схемы станка используют следующие обозначения: электродвигатель, приводящий в движение все кинематические группы, гитара, орган настройки движения, траектории, скорости и пути, реверс, орган настройки движения, траектории, скорости и пути, дифференциал, механизм суммирующий движения вращения валов, вращательная кинематическая пара (шпиндель), поступательная кинематическая пара, разъёмная муфта, валы, передающие вращение. Общие сведения о станкахТокарные станки Основное назначение станков токарной группы состоит в обработке наружных, внутренних и торцовых поверхностей тел вращения, а также в нарезании резьбы. Устройство всех токарных станков имеет практически однотипную компоновку, где главным движением, определяющим скорость резания, является вращение шпинделя, несущего заготовку. Продольные и поперечные подачи инструмента осуществляются при помощи суппорта, а при обработке концевым инструментом (сверло, развертка) движение подачи инструмента осуществляется пинолью задней бабки станка. Традиционная компоновка токарно-винторезного станка общего назначения приведена на рис. 3. На основании 1 закреплена станина 11 и корыто 12. На станине размещены передняя бабка 3 и коробка подач 2. По направляющим станины перемещается суппорт 6 с фартуком 9 и задняя бабка 7. Двигатель установлен в основании и закрыт кожухом. Движение от коробки подач передается механизмам фартука или через ходовой вал 8 (при точении), или через ходовой винт 10 (при нарезании резьбы резцом). На передних стенках фартука, коробки передач и шпиндельной бабки расположены рукоятки управления станком. Экран 4 и щиток 5 обеспечивают безопасность работы на станке. Основное электрооборудование станка сосредоточено в электрошкафу 13. Рис. 3. Токарно-винторезный станок Структурная кинематическая схема токарно-винторезного станка представлена на рис. 4. Рис. 4. Структурная кинематическая схема токарно-винторезного станка Станок имеет одну группу формообразования создающую винтовое движение инструмента относительно заготовки B1 и П2. Внутренняя кинематическая связь группы осуществляется винторезной цепью 1-2 между шпинделем заготовки и продольным суппортом с органами настройки iвинт, на шаг резьбы и P1 на направление подачи. Внешняя связь группы осуществляется через цепь 31, связывающую источник движения М с одним из звеньев винторезной цепи (точка 1) и имеющую органы настройки iv на скорость и Р2 на направление винтового движения (правая или левая резьба). Главное движение. Это вращение шпинделя, получаемое от электродвигателя 104 через клиноременную передачу со шкивами 1-2 и коробку скоростей. На приемном валу II двухсторонняя многофрикционная муфта М. Для получения прямого вращения шпинделя муфту М смещают влево. И привод вращения осуществляется по следующей цепи зубчатых колес: 3-12 или 4-11, 9-14, 10-13 или 8-15, 18-27 или через перебор, состоящий из группы с двухвенцовыми блоками 19-20, 21-22 и зубчатой пары 25-26. Последняя входит в зацепление при перемещении блока 26-27 вправо. Переключая блоки колес, можно получить 24 варианта вращения шпинделя. Рис. 5. Кинематическая схема токарно-винторезного станка Реверсирование шпинделя достигается перемещением муфты М вправо. Тогда вращение валу передается через зубчатые колеса 5-6, 7-8 и далее по предыдущей цепи. Движение подач. Механизм подач включает в себя четыре кинематические цепи: винторезную, продольной и поперечной подачи и цепь ускоренных перемещений суппорта. Вращение валу X передается от шпинделя VII через зубчатые колеса 28-30, а при нарезании резьбы с увеличенным шагом – от вала VI через звено увеличения шага и далее через зубчатые колеса 17-29 на вал VIII. В этом случае звено увеличения шага может дать четыре варианта передач. 1. Шпиндель VII, зубчатые колеса 26-25, 23-22, 20-17-29, вал VIII. 2. Шпиндель VII, колеса 26-25, 24-21, 20-17-29, вал VIII. 3. Шпиндель VII, колеса 26-25, 24-21, 19-16, 17-29, вал VIII. 4. Шпиндель VII, колеса 26-25, 24-21, 19-16, 17-29, вал VIII. С вала VIII движение передается по цепи 32-36 или 33-37 или через реверсивный механизм с колесами 31-34-35, сменные колеса 38-41 или 39-42 и промежуточное колесо 40 на вал X. Отсюда движение можно передать по двум вариантам зацепления зубчатых колес. 1-й вариант. Вращение передается через зубчатые колеса 43-44-45 на вал XI, затем через колеса 46-47 и накидное колесо 48 – зубчатому конусу механизма Нортона (колеса 50-56) и далее по цепи зубчатых передач 57-70, 69-72, 73-68 или 74-67 – валу XIV и, наконец, через колеса 66-60 или 67-59 – валу XV. Затем вращение может быть передано либо ходовому винту 93, либо ходовому валику XVI, в первом случае через муфту М4, во втором – движение валику XVI передается через пару 62-63 и муфту обгона 106. Внимание! Авторские права на книгу "Металлорежущие станки. Учебно-методический комплекс" (Боровик А.Г.,Горлачев В.А., Лелюхин В.Е., Чебоксаров В.В.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
