Металлорежущие станки

метки: Станок, Обработка, Металл, Поверхность, Деталь, Резание, Материал, Управление

От современных машин требуются высокие эксплуатационные и технико-экономические характеристики, надежность работы. Проходя путь технологической обработки от исходного материала до готовой детали в машине, изделие подвергается обработке различными технологическими методами.

Одной из главных задач современного машиностроения является развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов изготовления деталей машин. Одно из главных мест в технологическом процессе изготовления изделий занимает обработка металлов резанием.

Металлорежущие станки являются основным видом заводского оборудования, предназначенного для производства всех современных машин, приборов, инструментов и других изделий, поэтому количество металлорежущих станков, их технический уровень в значительной степени характеризует производственную мощность страны.

Существенное место занимает ускорение научно-технического прогресса на базе технического перевооружения производства, создание высокопроизводительных машин и оборудования большой единичной мощности, внедрение новой техники и материалов, прогрессивной технологии и систем машин для комплексной механизации и автоматизации производства.

Ведущее место в дальнейшем росте экономики страны принадлежит отраслям машиностроения, которые обеспечивают материальную основу технического прогресса всех отраслей народного хозяйства.

Разработка новых синтетических сверхтвёрдых инструментальных материалов позволило расширить не только диапазон режимов резания, но и спектр обрабатываемых материалов. Повышение точности станков было достигнуто введением в их конструкцию узлов, реализующих новые принципы (например, использование бесконтактных измерительных систем).

В настоящее время развитие станкостроительной отрасли идёт в направлении повышения производительности металлорежущих станков, их надёжности и точности на базе применения автоматизированных процессов, унифицированных станочных модулей, роботизированных технологических комплексов и вычислительной техники.

1. Общие сведения

1.1 Общие сведения о резании металлов

Обработка металлов резанием представляет собой процесс удаления режущим инструментом с поверхности заготовок слоя металла в виде стружки с целью получения заданной геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхности детали.

При обработке заготовки детали режущий инструмент и заготовка надёжно закрепляются в рабочих органах станка и им сообщается движение относительно друг друга. Движения, обеспечивающие срезание с заготовки поверхностного слоя металла или изменение состояния обработанной поверхности, называют движениями резания. К ним относят главное движение и движение подачи.

Инструмент, приспособления и станки

... Станки-автоматы. У станков-автоматов движение верхнего и нижнего звеньев механизировано. Станки с возвратно-поступательным движением поводка и свободным вращением верхнего звена наиболее распространены. Передача движения на ... жесткого метода блокировки, так как требуется повышенная точность изготовления приспособлений. При расчете чашек и грибов для полировальников учитывают толщину подложки ...

Главным движением называют движение, определяющее скорость деформирования и отделения стружки.

Движением подачи называют движение, обеспечивающее непрерывность врезания режущей кромки инструмента в материал заготовки. Движение подачи в зависимости от вида обработки может быть вращательным, поступательным, возвратно-поступательным, непрерывным или прерывистым.

Движение подачи может быть продольным, поперечным, вертикальным круговым и др.

Главным движением обычно является вращательное движение заготовки или режущего инструмента.

Кроме указанных движений режущий инструмент должен совершать и ряд вспомогательных движений, служащих для подготовки к процессу резания и для завершения операции.

Обработка металлов резанием — наиболее древний способ воздействия человека на окружающие его предметы. Человек использовал процесс резания, когда ещё не было ни обработки давлением, ни литья. Режущими инструментами являлись каменные пластины, а обрабатываемыми материалами были дерево и кость.

Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы:

• Материал инструмента был твёрже обрабатываемого материала;
• Инструмент имел специфическую форму клина;
• Заготовка и инструмент совершали относительные перемещения. Совокупность оборудования, инструментов, приспособлений и обрабатываемой заготовки называют технологической системой.

Современные заготовки не могут играть роль деталей машин и механизмов, поскольку заготовки имеют существенные отклонения от заданных размеров, формы и шероховатости поверхностей. Поэтому необходимо превращать заготовки в детали машин путём обработки их, как правило, резанием.

При этом достигается точность, например, размеров, определяемая миллиметрами, их сотыми, тысячными и даже меньшими долями. Качество технологических систем в значительной степени определяет технический уровень государства.

1.2 Характеристика процессов резания

При изучении процесса резания был установлен ряд взаимосвязанных параметров и характеристик, отражающих различные физические явления, происходящие в процессе взаимодействия режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой, и на протекание которых влияют свойства материала, подвергаемого обработке резанием.

Эти параметры и характеристики объединены общим термином обрабатываемость материала резанием, под которым понимается свойство материалов подвергаться обработке резанием. Основные показатели обрабатываемости могут иметь как сравнительный, так и абсолютный характер.

К числу показателей, определяющих сущность обрабатываемости материала резанием, относятся:

• сила резания (момент вращения) обрабатываемого материала, определяемая по сравнению с силой резания эталонного материала (для металлов — это обычно сталь 45) и измеренная при равных режимах резания;
• эффективная мощность, затрачиваемая на резание, по сравнению с эффективной мощностью резания эталонного материала;
• усадка стружки (продольная и поперечная) как мера пластической деформации, необходимой для ее срезания и образования новых поверхностей на заготовке;
• наличие или отсутствие склонности к образованию нароста на поверхности инструмента при равных условиях резания, а также форма нароста;
• качество поверхностей, обработанных резанием при равных и оптимальных режимах, оцениваемое шероховатостью (Шероховатость поверхности — это совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, образующих ее рельеф) и остаточным напряжением (Остаточные напряжения — это сохраняющиеся во времени внутренние напряжения, основной причиной возникновения которых является неоднородность деформации в разных точках тела вследствие неравномерности температур или пластических деформаций) в поверхностных слоях изготовленной детали;
• скорость изнашивания инструментального материала по сравнению со скоростью его изнашивания при резании эталонного материала;
• теплота, выделяющаяся при деформации материала срезаемого слоя и при взаимодействии трущихся поверхностей инструмента и заготовки, а также распределение этой теплоты между стружкой, обрабатываемым материалом и инструментом;
• вид, форма и размеры срезанной стружки, определяющие удобство ее отвода, хранения и транспортировки, возможность принудительной завивки и ломания стружки, а также безопасность труда рабочего-станочника;
• энергозатраты на срезание единицы массы стружки.

Физическая сущность процесса резания характеризуется совокупностью отдельных явлений. В начальный момент времени режущий инструмент контактирует с обрабатываемым материалом, создавая в месте контакта с ним напряжения у _y и ф_х (рис. 1).

Обработка металлов резанием

... резания, равное силе сопротивления материала резанию, и сообщается перемещение относительно заготовки со скоростью н. Под действием приложенного усилия режущий клин врезается в заготовку и, разрушая обрабатываемый материал, срезает с поверхности заготовки стружку. Стружка ...

Поскольку энергия в ходе контактирования в начальный момент увеличивается, возрастают и напряжения, что приводит к отделению части материала от заготовки. Эта часть материала может иметь в зависимости от конкретных условий самые разные вид и форму и называется стружкой. Таким образом, при резании наблюдается как сложное упруго напряженное, так и пластичное состояние заготовки.

Вид стружки связан прежде всего со свойствами обрабатываемого материала. При обработке пластичных материалов с относительно малой твёрдостью появляется сливная стружка — сплошная лента с гладкой прирезцовой стороной. На внешней стороне её видны слабые пилообразные зазубрины.

В процессе резания материалов средней твёрдости образуется суставчатая стружка, которая представляет собой ленту с гладкой прирезцовой стороной и ярко выраженными зазубринами на внешней стороне.

При обработке хрупких материалов образуется элементная стружка, состоящая из отдельных элементов срезанного металла, не связанных между собой.

Во время резания иногда возникает большое количество стружки. Она является существенной помехой производству. При конструировании и изготовлении технологических систем заботятся о направлениях отвода стружки, её транспортировании в границах самой системы и в производственном помещении, общей компоновке оборудования (как отдельного станка, так их группы), особенностях конструкции режущих инструментов и пр. в отдельных случаях создают специальные туннели для транспортирования стружки под группой станков, специальную тару для этого и даже особый наземный транспорт. На ряде предприятий имеются специальные помещения для отделения от стружки и возвращения в производство смазывающе-охлаждающих сред, необходимых для облегчения процесса резания.

Процессы и операции формообразования стружки

... такой идеализации процесс образования стружки можно представить как процесс последовательных ... стружки от заготовки, причем стружка должна быть требуемой формы и размера. Эффективный процесс резания гарантирует безопасность операции, беспрепятственное удаление стружки из зоны резания, качество обработанной детали, ... или стружка надлома. Обтачивание деталей на токарных станках Обтачиваемая деталь - ...

От вида стружки зависит способ её отвода из зоны резания и транспортирования (шнековые, скребковые и другие транспортные средства).

Стружку как отходы целесообразно транспортировать на переработку в виде брикетов.

Для получения удобного средства для отвода стружки на режущих инструментах предусматривают специальные элементы: стружколомы, лунки, устройства прерывистого резания и др.

Прогрессивным является метод превращения стружки, прежде всего легированных материалов, в заготовки для повторного изготовления деталей резанием. Для этого стружку помещают в соответствующие формы и спрессовывают в монолит под очень высоким давлением.

Сливная стружка является одним из главных источников травмирования обслуживающего персонала, а элементная — источником пыли. Для ликвидации этих недостатков должны быть приняты необходимые меры предосторожности.

При обработке материалов резанием различают две группы режущих инструментов.

1) Лезвийные инструменты, которые выполнены из металлического или другого твёрдого материала, имеют режущие лезвия. К таким инструментам относятся резцы, фрезы, свёрла, протяжки и др. как правило, использование подобных инструментов характерно для обработки материалов, не обладающих высокой твёрдостью, которая, однако, обеспечивается предварительной термической обработкой. К группе оборудования, где используются лезвийные инструменты, повышенные требования по точности, виброустойчивости и возникновению малых упругих перемещений элементов (суппорты, шпиндели) при существенных силовых нагрузках (жесткость оборудования).

2) Абразивные инструменты представляют собой зернистый материал, выполненный в виде твёрдых природных или искусственных порошков, связанных с помощью массы, называемой связкой. Абразивные инструменты формуют в виде различных геометрических фигур (цилиндр, конус, сфера и др.); абразивные зёрна также закрепляют на эластичные ленты, применяемые для обработки специфических изделий. К группе оборудования, использующего абразивные инструменты, предъявляют повышенные требования по точности, теплоотводу, виброустойчивости и др.

Технологические методы изготовления самых разнообразных машин и механизмов в настоящее время настолько совершенны, что трудно представить какую-либо конструкцию современного технического уровня, которую невозможно было бы выполнить в металле.

1.3 Роль металлорежущих станков в производстве

Несмотря на неоспоримые успехи заготовительного производства, т.е. на достижение сравнительно высокой точности размера заготовок, их формы и взаимного расположения поверхностей, заготовки в большинстве случаев нельзя считать деталями. По своим основным показателям они ещё не являются элементами изделия, идущими на сборку. Заготовки практически превращаются в детали с помощью металлорежущих станков. При этом не только достигаются исключительно высокие точностные показатели, но и создаётся такой поверхностный слой деталей, который необходим для нормального функционирования изделий и прежде всего машин. Точностные показатели деталей, изготовленных на металлорежущих станках, соответствуют сотым и тысячным долям миллиметра.

Современные станки проектируют и изготовляют по особым законам, обеспечивающим в первую очередь универсальность принятия такого оборудования в производстве. Аналогичные закономерности лежат в основе создания специальных станков.

Ещё в 1878 г. русский академик А. В. Годолин предложил использовать геометрический ряд частот для частот вращения режущих инструментов или заготовок. Профессор Г. М. Головин создал учения о кинематике станков, в котором рассматриваются соотношения между движениями отдельных частей станков и указываются точные методы их настройки. Труды профессоров Д. Н. Решетова, В. А. Кудинова и др. позволили рассчитывать металлорежущие станки на прочность, жесткость, надёжность, что способствовало повышению качества изготовляемых на станках деталей. Известна серия фундаментальных работ профессора Г. А. Шаумяна по созданию металлорежущих автоматов.

Эти и другие научные разработки и достижения отечественной промышленности позволили создать современные станки с программным управлением.

Станочное оборудование обладает такими замечательными качествами, как универсальность, мощность, точность, быстроходность. Прочность и др. Каждое из таких качеств оценивается соответствующим расчетом. В частности, для оценки прочности определяют, прежде всего, давления на элементах станков, например направляющих поверхностях. Для этого возникающую от резания силу относят к площади контактов рабочих поверхностей и сравнивают с допустимыми значениями давлений. В ряде случаев учитывают также массы элементов станков и обрабатываемых заготовок.

Металлорежущий станок — важнейшая составная часть технологической системы. Вместе с совершенствованием станков становятся более совершенными и другие части системы: инструменты, приспособления и собственно заготовки. При этом в равной степени в технологических системах используют механические элементы, электронику, гидравлику, пневматику и их разнообразные сочетания.

Всё большее внимание обращают на достижение высокого качества изделий, которое многократно контролируют в ходе обработки и сборки. Современные станки могут иметь столь совершенные конструкции, что способны контролировать свою деятельность. Если, например, станок остановился, он на основе самодиагностики выдаёт на световом табло причину неисправности и метод её устранения — чаще всего с помощью замены соответствующих элементов в системе управления.

Логичным продолжением развития современных металлорежущих станков является их объединение в соответствующие системы. Такие системы, как правило, работают автоматически. Они могут состоять, например, из тактовых столов, на которых устанавливают заготовки (например, корпусных деталей); роботов, передающих последовательно заготовки на транспортные устройства для передачи на соответствующий станок; ещё одного робота, устанавливающего заготовку на этот станок.

По завершении работ, касающихся данной заготовки, последняя подаётся тем же роботом на следующее транспортное устройство и заготовка передаётся к другому станку для выполнения работ, которые не были проведены на первом станке, и т.д. Одновременно автоматически проводится смена режущего инструмента. Переналадка такой системы на изготовленеи другой детали осуществляется за короткое время. Сама ситсема называется гибким модулем, а слово «гибкий» означает возможность сравнительно быстрой переналадки на изготовление другой детали.

Гибкие модули могут компоноваться далее ещё в более сложные системы. Для изготовления очень сложных и точных деталей. Такие системы — комплексы — могут управляться с помощью компьютеров по заранее разработанным программам.

2. Классификация металлорежущих станков

2.1 Классификация по степени специализации

По степени специализации различают следующие металлорежущие станки:

— универсальные, выполняющие различные переходы при обработке разнообразных деталей. Выполняют широкий круг работ при обработке деталей большой номенклатуры в индивидуальном и мелкосерийном производствах. Для этих станков характерен широкий диапазон регулирования скоростей и подач. К универсальным станкам относятся токарные, токарно-винторезные, токарно-револьверные, сверлильные, фрезерные, строгальные и др.).

• станки широкого назначения, используемые для очень большого диапазона работ. Выполняют ограниченный круг работ при обработке деталей широкой номенклатуры.
• специализированные, обрабатывающие сходные детали с незначительными различиями.

Выполняют определённый вид работ у деталей нескольких типоразмеров. Специализированные станки используют для обработки деталей одного наименования, но разных размеров. К ним относятся станки для обработки труб, муфт, коленчатых валов, а также зубо- и резьбообрабатывающие, токарно-затыловочные и др. Для специализированных станков характерна быстрая переналадка сменных устройств и приспособлений; они применяются в серийном и крупносерийном производствах.

— специальные, обрабатывающие одну определенную деталь или детали только одного типоразмера. Выполняют одну операцию на деталях одного типоразмера. Их применяют в крупносерийном и массовом производствах.

2.2 Классификация по управляющему устройству

станкостроительный металлорежущий узел компоновка

По управляющему устройству металлорежущие станки классифицируются на:

• автоматы, все рабочие и вспомогательные движения которых механизированы.

— полуавтоматы, часть движений в которых не механизирована. Полуавтомат — станок, работающий по автоматическому циклу, для повторения которого требуется вмешательство рабочего. Так, рабочий вручную устанавливает на станок заготовку и снимает обработанную деталь, после чего включает станок для повторения цикла. (Под циклом понимают промежуток времени от начала до конца периодически повторяющейся операции независимо от числа одновременно обрабатываемых заготовок).

2.3 Классификация по степени точности

По степени точности металлорежущие станки классифицируют на:

• Н — станки нормальной точности. К этому классу относится большинство универсальных станков.
• П — станки повышенной точности. Станки данного класса изготовляют на базе станков нормальной точности, но требования к точности обработки ответственных деталей станка, качеству сборки и регулирования значительно выше.
• В — станки высокой точности, которая достигается благодаря использованию специальной конструкции отдельных узлов, высоких требований к точности изготовления деталей, качеству сборки и регулирования станка в целом.
• А — станки особо высокой точности. Для этих станков предъявляются еще более жесткие требования, чем для станков класса В.
• С — станки особо точные или мастер-станки. На них изготовляют детали для станков классов точности В и А.

Станки классов точности В, А и С называют прецизионными (от фр. precision — точность).

Эти станки желательно эксплуатировать в термоконстантных цехах, температура и влажность в которых регулируется автоматически.

2.4 Классификация по массе

По массе различают станки:

• Лёгкие — весом до 1 тонны.
• Средние — весом до 10 тонн.
• Крупные — весом до 30 тонн.
• Тяжёлые — весом до 100 тонн.
• Уникальные — весом свыше 100 тонн.

В отдельных случаях в основу классификации кладут такие признаки, как число одновременно работающих инструментов, расположение оси шпинделя в пространстве и т.д.

3. Технологическая характеристика металлорежущих станков

В зависимости от характера выполняемых работ станки делят на группы и типы (табл.1).

Каждая группа разбита на типы в зависимости от компоновки, числа шпинделей и степени автоматизации. Внутри типов станки подразделяются на типоразмеры.

Станок, имеющий конкретные размеры, характеризует собой типоразмер, который может иметь различное конструктивное исполнение. Конструкция станка данного типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, носит название модели.

Таблица 1

Станки.	Группа П	Типы.
Токарные.	1	Автоматы и полуавтоматы.	Револьверные.	Сверлильноотрезные.	Карусельные.	Токарные и лобовые.	Многорезцовые.	Специализированные.	Разные токарные.
		Одношпиндельные.	Полуавтоматы.
Сверлильные и расточные.	2	Вертикально-сверлильные.	Полуавтоматы.	Координатно-расточные	Радиальносверлильные.	Расточные	Алмазно-расточные	Горизонтально-сверлильные.	Разные сверлильные.
			Одношпиндельные.	Многошпиндельные.
Шлифовальные, доводочные.	3	Круглошлифовальные.	Внутришлифовальные	Обдирочно шлифо-вальные.	Специализированные шлифовальные.	__	Заточные.	Плоско -шлифовальные.	Притирочные и полировальные.	Разные станки, работающие абразивом.
Комбинированные.	4	__	__	__	__	__	__	__	__	__
Зубо- и резьбообрабатывающие.	5	Зубострогальные для цилиндрических колёс.	Зуборезные для конических колёс.	Зубофрезерные.	Для обработки торцов зубьев колёс.	Резьбо-фрезерные	Зубоотде-лочные.	Зубо- и резьбошлифовальные.	Разные зубо- и резьбообрабатывающие.
				Для цилиндрических колёс.	Для червячных колёс.
Фрезерные.	6	Вертикально-фрезерные консольные	Фрезерные Непрерывного действия.	__	Копировальные и гравировальные.	Вертикальные бесконсольные.	Продольные.	Широко универсальные.	Горизонтальные консольные.	Разные фрезерные.
Строгальные, долбёжные и протяжные.	7	Продольные.	Поперечно-строгальные	Долбёжные.	Протяжные горизонтальные	__	Протяжные вертикальные	__	Разные строгальные.
		Двухстоечные	Одностоечные
Разрезные.	8	Отрезные, работающие токарным абразивным диском,резцом,кругом.	Правильно-отрезные.	Ленточные.	Дисковые пилы.	Ножовоч-ные.	__	__
Разные.	9	Муфто-и трубообрабатывающие.	Пилонасекательные.	Правильно-и бесцентрово-обдирочные.	__	Для испытания инструментов.	Делительные машины.	Балансировочные.	__	__

Зубообрабатывающий станок, металлорежущий станок для обработки зубчатых колёс, червяков и зубчатых реек. В зависимости от применяемого инструмента различают зубофрезерные, зубодолбёжные, зубострогальные, зубоотделочные (зубошевинговальные, зубошлифовальные, зубохонинговальные, зубопритирочные, зубообкаточные и зубозакругляющие) станки.

На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические прямозубые, косозубые и с шевронными зубьями колёса, червячные зубчатые колёса. Наиболее распространённые в промышленности вертикальные зубофрезерные станки выпускаются с подвижным столом и неподвижной стойкой и с подвижной стойкой и неподвижным столом (рис. 1).

Рис. 1. Зубофрезерный станок)

На зубодолбёжных станках нарезают цилиндрические зубчатые колёса наружного и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями, блоки зубчатых колёс, колёса с буртами, зубчатые секторы, шлицевые валики, зубчатые рейки, храповые колёса и т. п. Наибольшее применение в промышленности имеют вертикальные зубодолбёжные станки (рис. 2)

(рис. 2 Принципиальная схема работы вертикального зубодолбёжного станка)

На зубострогальных станках (рис. 3) обрабатывают конические зубчатые колёса с прямыми зубьями по методу обкатки одним или чаще двумя резцами. На этих станках воспроизводится зацепление нарезаемого зубчатого колеса с воображаемым плоским производящим зубчатым колесом; при этом два зуба последнего представляют собой зубострогальные резцы, совершающие возвратно-поступательное движение. Т. о., боковые поверхности каждого из зубьев нарезаемого зубчатого колеса формируются в результате движения резцов и обработки, находящихся в зацеплении плоского и нарезаемого зубчатых колёс

(рис. 3 Зубострогальный станок. Общий вид)

Зубошевингование (бреющее резание) производится на зубошевинговальных станках. Основано на взаимном скольжении находящихся в зацеплении зубьев инструмента и обрабатываемого зубчатого колеса при встречном движении (рис. 4).

По направлению подачи различают три метода зубошевингования: параллельный, диагональный и касательный. Инструментом является шевер — дисковый, реечный и червячный. Первые два типа — для обработки цилиндрических зубчатых колёс, последний — для червячных.

(рис. 4 Схемы шевингования цилиндрических зубчатых колёс: а — реечным шевером; б — дисковым шевером)

На зубошлифовальных станках производят обработку зубчатых колёс обкаткой и профильным копированием при помощи фасонного шлифовального круга. По исполнению различают зубошлифовальные станки с вертикальным и горизонтальным расположением обрабатываемого зубчатого колеса. На зубохонинговальных станках осуществляют обработку прямозубых и косозубых колёс с модулем 1,25—6 мм, а также зубчатых колёс с фланкированными и бочкообразными зубьями для уменьшения шероховатости поверхности профиля зубьев.

На зубопритирочных станках после термической обработки зубчатых колёс производят операцию зубопритирки. Инструментом служат притиры — чугунные зубчатые колёса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. На зубообкаточных станках обрабатывают незакалённые зубчатые колёса в масляной среде без абразивного порошка. Обрабатываемое колесо работает в паре с одним или несколькими закалёнными колёсами-эталонами, изготовленными с высокой точностью. В результате давления зубьев колёс-эталонов в процессе обкатывания и возникающего при этом наклёпа на поверхностях обрабатываемых зубьев сглаживаются неровности. Этот способ отделки применим лишь для зубчатых колёс, не требующих высокой точности, а также не подвергающихся термической обработке.

На зубозакругляющих станках обрабатывают зубья пальцевой конической фрезой, вращающейся и совершающей возвратно-поступательное движение. За один двойной ход фрезы зубчатое колесо поворачивается на один угловой шаг. Карусельный станок (рис. 5), металлорежущий станок токарной группы, предназначенный для обработки изделий большой массы с относительно небольшой длиной l по сравнению с диаметром D (l /D < 1 для лёгких и средних и l /D < 0,5 для тяжёлых станков).

На этих станках производят обтачивание и растачивание цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, подрезку торцовых поверхностей, а на станках с револьверной головкой, кроме того, сверление, зенкерование и развёртывание.

(рис. 5 Одностоечный карусельный станок)

Токарный станок, станок для обработки преимущественно тел вращения путём снятия с них стружки при точении. Токарный станок — один из древнейших станков, на основе которого создавались станки сверлильной, расточной и др. групп. Токарные станки составляют значительную группу металлорежущих станков, отличаются большим разнообразием. На этих станках можно выполнять различные виды токарной обработки: обтачивание цилиндрических, конических, фасонных поверхностей, подрезку торцов, отрезку, растачивание, а также сверление и развёртывание отверстий, нарезание резьбы и накатку рифлений, притирку и т.п. Используя специальные приспособления, можно осуществлять фрезерование, шлифование, нарезание зубьев и др. виды обработки. На специализированных Токарные станки обрабатывают колёсные пары, муфты, трубы и др. изделия.

Сверлильный станок — станок для обработки отверстий со снятием стружки. На таких станках производят сверление, рассверливание, зенкерование, развёртывание, растачивание, нарезание резьбы. Различают следующие типы сверлильных станков по металлу: вертикально-сверлильные, горизонтально-сверлильные, центровальные, многошпиндельные, агрегатные, специализированные и др.

Вертикально-сверлильный станок (рис. 6) — наиболее распространённый тип сверлильных станков в металлообработке; используется для получения отверстий в деталях относительно небольшого размера в условиях индивидуального и мелкосерийного производства, в ремонтных цехах и т. п.

(рис. 8 Вертикально-сверлильный станок)

В деревообработке получили распространение одно- и многошпиндельные вертикальные, одно- и двухсторонние главным образом многошпиндельные горизонтальные сверлильные станки и станки с поворотным шпинделем, который может располагаться вертикально и горизонтально. На деревообрабатывающих станках, кроме сверления отверстий, получают пазы, гнёзда, удаляют сучки и т. п.

Фрезерный станок в металлообработке, металлорежущий станок для обработки резанием при помощи фрезы, наружных и внутренних плоских и фасонных поверхностей, пазов, уступов, поверхностей тел вращения, резьб, зубьев зубчатых колёс и т.п. По назначению фрезерные. станки разделяют на универсально-, горизонтально-, вертикально-, продольно-, копировально-, резьбо-, шпоночно-, карусельно-, барабанно-фрезерные и др. По конструкции фрезерные станки могут быть консольные и бесконсольные.

1-й в металлообработке — металлорежущий станок для обработки заготовок абразивным инструментом. Первый шлифовальный станок современного типа (универсальный круглошлифовальный) был построен в 1874 в США. Вначале шлифовальные станки работали с кругами, изготовленными из цельных кусков природных абразивных пород, затем стали использоваться более прочные круги из размолотых природных абразивов. Изобретение в 1893 способа изготовления искусственных абразивов (карборунда) значительно расширило распространение шлифовальных станков.

В соответствии с принятой для металлорежущих станков классификацией шлифовальные станки подразделяют на кругло — и внутришлифовальные (в т. ч. бесцентрово-шлифовальные, планетарные), специализированные, плоскошлифовальные и др., работающие абразивным инструментом (зубо — и резьбошлифовальные станки относят к группе зубо- и резьбообрабатывающих станков).

Специфика используемого инструмента предъявляет к конструкции и конструкционным материалам некоторые дополнительные требования: виброустойчивость, износостойкость, интенсивный отвод абразивной пыли. Наибольшее распространение получили круглошлифовальные станки

3.1 Обозначение станков

Моделям станков, выпускаемых серийно, присваивают цифровое или цифробуквенное обозначение. Как правило, обозначение состоит из трех-четырех цифр и одной-двух букв.

Первая цифра — это номер группы, к которой относится станок, вторая — номер типа станка, третья и четвертая — характеризуют один из главных параметров станка или обрабатываемой на нем детали (например, высоту центров, диаметр прутка, размеры стола и т.п.).

Буква после первой или второй цифры указывает, что станок модернизирован, буква, стоящая после цифр, обозначает модификацию (видоизменение) базовой модели станка. Например, модель 7А36 означает: 7 — строгально-протяжная группа, 3 — поперечно-строгальный, 6 — максимальная длина обрабатываемой детали 600 мм, буква А указывает на модернизацию станка базовой модели 736.

Если буква стоит в конце обозначения модели, то она указывает на класс точности станка, например 16К20П — это станок повышенного класса точности; нормальный класс точности в наименовании модели не указывается.

В моделях станков с ЧПУ последние два знака — буква Ф с цифрой (1 — станок с цифровой индикацией и предварительным набором координат; 2-с позиционной системой управления; 3 — с контурной системой управления; 4 — с комбинированной системой управления для позиционной и контурной обработки).

Например, зубофрезерный полуавтомат с комбинированной системой ЧПУ — модель 53А20Ф4, вертикально-фрезерный станок с крестовым столом и устройством цифровой индикации — модель 6560Ф1.

В конце обозначения модели станков с цикловыми системами управления ставят букву Ц, а с оперативной системой управления — букву Т. Например: токарный многорезцово-копировальный полуавтомат с цикловым программным управлением — модель 1713Ц; токарный станок с оперативной системой управления — модель 16К20Т1.

Наличие в станке инструментального магазина отображается в обозначении модели буквой М; например, сверлильный станок с позиционной системой программного управления повышенной точности с инструментальным магазином — модель 2350ПМФ2.

В обозначение специализированных и специальных станков перед номером модели вводят индекс завода-изготовителя из одной или двух букв. Так, Егорьевский станкостроительный завод имеет индекс ЕЗ, Московское станкостроительное ОАО «Красный пролетарий» — МК, например специализированный токарный станок для обработки дисков памяти ЭВМ — модель МК 65-11.

3.2 Узлы и компоновки станков

Металлорежущие станки отличаются разнообразием конструктивных форм и размеров.

Однако можно установить типовые компоновки станков, так как они состоят из целевых узлов и механизмов, характерных для всех типов станков. Поэтому можно выделить типовые компоновки станков, причём все узлы любого станка должны быть увязаны и скомпонованы таким образом, чтобы станок в наибольшей степени отвечал условиям высокой точности, производительности, экономичности и удобства обслуживания.

Целевые узлы станков можно разделить на три основных группы:

• Корпусные узлы — станины, стойки, траверсы, колонны, которые создают основу станка и определяют взаимное расположение всех узлов.
• Узел детали (изделия) — (стол, передняя и задняя бабки), который определяет положение и характер движения обрабатываемой детали.
• Узел инструмента — (суппорт, револьверная головка, бабка инструментального шпинделя), который определяет расположение по отношению к детали и характер движения инструмента.

В станке может быть несколько узлов инструмента.

Некоторые приводные механизмы, механизмы холостых ходов и другие могут по-разному компоноваться по отношению к перечисленным основным целевым узлам станков. Но это не влияет на весь облик станка. Взаимное расположение и характер перемещения узла детали и узла инструмента и определяет компоновку станка.

Объект обработки — деталь — является главным элементом, для изменения, формы которого создан данный станок. Деталь всегда находится в центре внимания оператора в процессе обработки. Поэтому компоновку станка следует рассматривать как целесообразное размещение узлов станка по отношению к обрабатываемой детали, а положение самой детали в пространстве определяется по отношению к положению оператора.

Выделяют четыре основных типовых компоновки станков:

— Узел инструмента расположен спереди или сзади детали. К этой группе относятся токарные, круглошлифовальные станки, зубофрезерные станки и т.д. Для этих станков характерна горизонтальная станина и компоновка на ней узлов для привода детали (бабок или стола).

Если узел инструмента невелик, он крепится на станине обычно спереди (суппорт токарного станка).

Если узел инструмента более мощный, то он представляет собой самостоятельную бабку, расположенную сзади (шпиндельная бабка круглошлифовального станка).

— Узел инструмента расположен сбоку (с торца изделия).

К этой группе относятся зубофрезерные, зубострогальные, протяжные и другие станки. Для этих станков характерна компоновка всех узлов вдоль горизонтальной станины и отсутствие выступающих в других направлениях корпусных деталей.

• Узел инструмента расположен над деталью. К этой группе относятся фрезерные станки, плоскошлифовальные, сверлильные, долбёжные, расточные и т.д. Для этих станков характерна вертикальная компоновка и вертикальная форма станины.

— Веерообразное расположение узлов инструмента по отношению к изделию. Для станков этой группы характерно наличие нескольких узлов инструмента, которые одновременно обрабатывают деталь с разных сторон. Сюда относятся карусельные, продольнострогальные, координатнорасточные и другие станки.

Для всех типов характерно наличие жёсткой рамы (портала), на которой крепятся узлы инструмента (строгальные суппорты, резервные бабки).

Для менее мощных станков допускается незамкнутая рама, состоящая из стойки траверсы (хобота).

Заключение

Для современного массового (серийного) производства характерны специфические требования к технологическим процессам и оборудованию по обеспечению максимальной эффективности изготовления деталей.

Внедряемые технологические процессы должны быть оптимальными с точки зрения концентрации операций на станках, высокопроизводительными и стабильными по обеспечению заданной точности и качества обработки.

Выбор металлообрабатывающих станков для выполнения операций по спроектированному технологическому процессу связан с определёнными трудностями, так как нет точных правил выбора станков для конкретного случая обработки. Поэтому при выборе станка обычно руководствуются следующим:

• Станок должен иметь производительность, обеспечивающую выполнение заданной программы выпуска деталей;
• Мощность станка должна соответствовать мощности, необходимой для выполнения операций;
• Станок должен гарантировано обеспечивать заданную точность обработки заготовок деталей и заданный класс шероховатости поверхности;
• Удобство и простота управления станком, удаления стружки из рабочей зоны и другого обслуживания;
• Степень автоматизации выполнения операции должна обеспечивать наименьшую стоимость обработки.

В современном серийном производстве всё большее применение находят гибкие производственные системы (ГПС).

Они состоят из исполнительной и единой управляющей системы. Исполнительная система включает станки, роботы, устройства для транспортирования заготовок деталей и отходов производства, контрольно — измерительные устройства, склады заготовок и готовой продукции. Все элементы исполнительной системы программно управляемы. Единая управляющая система состоит из средств вычислительной техники, которые управляют как отдельными станками, роботами и технологическими установками, так и всем производством в целом.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/stanki-dlya-obrabotki-metalla/

1. Технология машиностроения: введение в специальность. Под ред. В. М. Виноградова. М., Издательский центр «Академия», 2006, с. 68-69, с. 92-93

2. Технология конструкционных материалов. Под ред. А. М. Дальского. М., «Машиностроение», 2005, с. 348-351

3. Материаловедение и технология металлов. Под ред. Г. П. Фетисова, М., «Высшая школа», 2006. с. 792-796

4. Металлорежущие станки. Под ред. В.Э.Пуша. М., «Машиностроение», 1986

5. Интернет ресурсы: http://www.cultinfo.ru