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. Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы: - Материал инструмента был твёрже обрабатываемого материала; - Инструмент имел специфическую форму клина; - Заготовка и инструмент совершали относительные перемещения.

Предприятия Приднестровской Молдавской Республики, использующие металлорежущее оборудование НП ЗАО «Электромаш» ОАО «Литмаш» ЗАО «БМЗ» ЗАО «Молдавизолит» ОАО «ММЗ» ЗАО «Молдавкабель» НПЦ «Прибор» ЗАО «МГРЭС»

Основные узлы станка Главный привод (1) станка сообщает движение инструменту или заготовке для осуществления процесса резания с соответствующей скоростью. У подавляющего большинства станков главный привод сообщает вращательное движение шпинделю, в котором закреплён режущий инструмент или заготовка. Несущая система (2) станка состоит из последовательного набора соединённых между собой базовых деталей. Соединения могут быть неподвижными (стыки) или подвижными (направляющие). Несущая система обеспечивает правильность взаимного расположения режущего инструмента и заготовок под воздействием силовых и температурных факторов. Привод подачи (3) необходим для перемещения инструмента относительно заготовки (или наоборот) для формирования обрабатываемой поверхности. У подавляющего большинства станков привод подачи сообщает узлу станка прямолинейное движение. Сочетанием нескольких прямолинейных, а иногда и вращательных движений можно реализовать любую пространственную траекторию.

Станина Базовая деталь станка, на которой установлены и закреплены все его детали и узлы и относительно которой ориентируются и перемещаются подвижные детали и механизмы. Основным требованием, предъявляемым к станинам, является длительное обеспечение правильного взаимного положения узлов и частей, смонтированных на ней, при всех предусмотренных режимах работы станка в нормальных эксплуатационных условиях. Базирующими поверхностями станины являются ее направляющие, на которые устанавливаются детали и узлы станка. Эти детали и узлы могут перемещаться по направляющим станины, либо быть жестко с ней связаны. Направляющие станины имеют различные формы.

Направляющие являются наиболее ответственной частью станины и служат для обеспечения прямолинейного или кругового перемещения инструмента либо обрабатываемой заготовки и свя занных с ними узлов станка. Направляющие скольжения и направ ляющие качения с использованием промежуточных тел качения (шариков или роликов) получили значительное распространение в станках. Направляющие бывают закрытыми, когда подвижный узел станка имеет одну степень свободы, и открытыми. Основные формы направляющих сколь жения: а - плоские; б - призматические; в - в форме ласточкина хвоста; г - цилиндрические (штанговые)

Материалы станин – серый чугун марок СЧ 15 – СЧ 20 При изготовлении станин в них могут появляться остаточные напряжения, которые приводят к потере первоначальной точности. Применение серого чугуна также дает возможность устранения коробления станин путем старения. В основном применяют 2 способа старения: 1. 1 Естественный – длительное выдерживание готовой станины в естественных условиях (на открытом воздухе) в течение 2 -3 лет; 1. 2 тепловой обработкой – выдерживание станины в специальных печах при температуре 200… 300 0 С в течение 8… 20 часов. 2. Углеродистая сталь обычного качества – Ст. 3, Ст. 4. Станины из углеродистых сталей изготавливаются сваркой и имеют меньшую массу по сравнению с чугунной при той же жесткости. 3. Бетон – выбирают из-за его высоких демпфирующих свойств (способность гасить колебания) и более высокой (по сравнению с чугуном) тепловой инерцией, что снижает чувствительность станины к колебаниям температуры. Однако, для обеспечения высокой жесткости станка стенки бетонных станин существенно утолщаются; кроме того, станины необходимо защищать от влаги и масла во избежание объемных изменений бетона. 4. В редких случаях станины тяжелых станков изготавливают из железобетона.

Шпиндельный узел Требования к шпиндельным узлам. Одним из основных узлов, во многом определяющих точностные параметры станка и производительность обработки, является шпиндельный узел (ШУ). Этим обусловлены высокие требования, предъявляемые к ШУ: к точности вращения, виброустойчивости, быстроходности шпинделя, к несущей способности шпиндельных опор, их долговечности и допустимому нагреву. Точность вращения шпинделей металлорежущих станков определяется стандартами в зависимости от типа, класса точности и назначения станка, а для специальных и специализированных станков - техническими требованиями. Жесткость шпинделя задается стандартами на нормы жесткости для соответствующего типа станка. Если таковые отсутствуют, то допустимый прогиб конца шпинделя численно не должен превышать одной трети допуска на радиальное биение шпинделя. Виброустойчивость должна обеспечивать заданную точность и качество обработки. Собственная частота изгибных колебаний шпинделя не должна быть ниже 200 Гц, а в ответственных случаях - 500 Гц. Быстроходность шпинделя и диапазон регулирования частот вращения зависят от назначения, конструктивных и технологических особенностей станков. Несущая способность шпиндельных опор обеспечивается правильным выбором их размеров, смазочного материала и метода его подачи.

Конструктивно шпиндель представляет собой вал, установленный на опоры и закрепленный в соответствующем корпусе. Он считается одним из основных узлов такого оборудования. От его работы зависит точность и качество обработки деталей. ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ШПИНДЕЛЬ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ ИНСТРУМЕНТА ШПИНДЕЛИ ДЛЯ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ ИНСТРУМЕНТА ШПИНДЕЛИ С ЖИДКОСТНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И УВЕЛИЧЕННЫМ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ

Подшипниковый узел шпинделя Перегрев подшипникового узла допускается на величину не более 50 С, по отношению к системе охлаждения узла

Типы подшипников По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов: подшипники качения; подшипники скольжения; К подшипникам скольжения также относят: Газостатические подшипники; Гидродинамические подшипники; Магнитные подшипника. Гибридные подшипники - использование керамики (нитрида кремния) для изготовления точных шариков. Керамические шарики имеют на 60% меньшую массу, чем стальные шарики. Это важно, так как при работе подшипников, особенно на высоких скоростях, центробежные силы прижимают шарики к наружному кольцу и начинают деформировать шарики, что приводит к быстрому износу и порче подшипника. Использование керамических подшипников позволяет увеличить на 30% максимальную скорость вращения для данного типоразмера подшипника без сокращения долговечности. Керамические шарики не реагируют со стальными кольцами. Керамические шарики работают при более низких температурах. Керамические подшипники имеют более низкий уровень вибраций.

Патроны металлорежущего оборудования Трехкулачковый самоцентрирующий патрон Двухкулачковый патрон Четырехкулачковый самоцентрирующий патрон Цанговый патрон Мембранный патрон

Схема привода с раздвижными конусами Бесступенчатые приводы применяют для плавного и непрерывного изменения частоты вращения шпинделя или подачи. Они позволяют получать наивыгоднейшие скорости резания и подачи при обработке различных деталей. Кроме того, они дают возможность изменять скорость главного движения или подачу во время работы станка без его остановки.

Фрикционные вариаторы: лобовые; конусные; шаровые; многодисковые; торовые; волновые; дискошариковые; клиноременные. Вариаторы зацепления: цепной вариатор. высокомоментный вариатор Схема вариатора Вариатор применяется в механизмах, машинах (агрегатах), где требуется бесступенчато изменять передаточное отношение: автомобилях, мотороллерах, снегоходах, конвейерах, металлорежущих станках, мешалках. В некоторых вариаторах также применяются гидротрансформаторы (турботрансформаторы).

Технологическая характеристика металлорежущих станков В зависимости от характера выполняемых работ станки делят на группы и типы. 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.

Модели металлорежущего оборудования 16 К 20 6 Р 13 К-1 1 Г 340 ПЦ 2 Р 135 Ф 2 16 Д 20 Ф 3 6 Р 80 1 Б 265 6606 1 Е 310 МШ-245 1112 2202 ВМФ 4 1 К 282 ЕЗ-340 2 Н 125 1 Е 116 2 М 57 3622 Д 2456 6 Т 83 Г 2 Г 62 1 Н 713 2150 3 К 282 3 М 150 3 Д 722 4180 5 К 33 7 Б 56 7 Д 32 1 М 63 РТ 134 1512 ИР 320 ПМФ 4 6 Б 75 В 1 А 616 Ф 3 265 ПМФ 2 ОФ-72 1525 Ф 3 1 М 692 5112 7 Б 35 7 А 420 7 М 430

Классификация станков 1. Универсальные станки, иначе называемые станками общего назначения, предназначены для изготовления широкой номенклатуры деталей, обрабатываемых небольшими партиями в условиях мелкосерийного и серийного производства. Универсальные станки с ручным управлением требуют от оператора подготовки и частичной или полной реализации программы, а также выполнения функции манипулирования (смена заготовки и инструмента), контроль и измерение.

Классификация станков 2. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок сравнительно узкой номенклатуры. Примером могут служить токарные станки для обработки коленчатых валов или шлифовальные станки для обработки колец шарикоподшипников. Специализированные станки имеют высокую степень автоматизации, и их используют в крупносерийном производстве при больших партиях, требующих редкой переналадки.

Классификация станков 3. Специальные станки используют для производительной обработки одной или нескольких почти одинаковых деталей в условиях крупносерийного и особенно массового производства. Специальные станки имеют, как правило, высокую степень автоматизации.

Классификация станков по техническим характеристикам В зависимости от массы станка, которая связана с размерами обрабатываемых деталей и его типом, принято разделять станки (токарные, расточные, шлифовальные) на лёгкие (до 1 т), средние (1 10 т), тяжёлые (более 10 т).

Станки наиболее распространённых технологических групп образуют размерные ряды, в которых за каждым станком закреплён вполне определённый диапазон размеров обрабатываемых деталей. Например, в группе токарных станков возможности станка характеризуются цилиндрическим рабочим пространством, а для фрезерных, расточных (многооперационных станков) – прямоугольным рабочим пространством.

Классификация металлорежущих станков 1 Классификация по управляющему устройству: -автоматы, все рабочие и вспомогательные движения которых механизированы. -полуавтоматы, часть движений в которых не механизирована.

2 Классификация по степени точности: 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.

Токарно-винторезный станок модели 1 К 62 Станок является универсальным. Он предназначен для выполнения разнообразных токарных работ: для нарезания метрической, дюймовой, модульной, питчевой, правой и левой, с нормальным и увеличительным шагом, одно- и многозаходной резьбой, для нарезания торцевой резьбы и для копировальных работ. Станок применяется в условиях индивидуального и мелкосерийного производства.

Зубообрабатывающий станок 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.

Вертикально-сверлильный станок - 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.

Фрезерный станок Фрезерные станки предназначены для обработки корпусных деталей, плоских, цилиндрических поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс с помощью фрезы или набора (пакета) фрез. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся инструментом). Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ.

Методы образования поверхностей в процессе обработки Метод копирования состоит в том, что форма производящей линии получается в виде копии (отпечатка) формы режущей кромки инструмента или его профиля. Другими словами, формы образуемой производящей линии и режущей кромки инструмента совпадают (идентичны). Этот метод применяют в тех случаях, когда для получения производящих линий используют фасонный режущий инструмент. Метод касания 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.

Методы образования поверхностей в процессе обработки Метод обката заключается в том, что форма образуемой производящей линии возникает в виде огибающей ряда последовательных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при обкатывании ею без скольжения образуемой линии. В процессе получения производящей линии либо режущая кромка инструмента катится по образуемой ею же линии, либо они взаимно обкатываются. Другими словами, образуемая производящая линия и линия режущей кромки инструмента должны быть взаимоогибаемыми. Метод следа состоит в том, что форма производящей линии получается в виде следа режущей точки (практически это весьма короткий обрезок линии) кромки инструмента при относительном движении заготовки и инструмента.

Классификация движений в станках Установочными называют движения заготовки и инструмента, необходимые для перемещения их в такое относительное положение, при котором становится возможным с помощью формообразующих движений получать поверхности требуемого размера. Примером установочного движения является поперечное движение установки резца для установления его в положение, позволяющее получить круговой цилиндр требуемого диаметра Д.

Классификация движений в станках Делительными называют движения, необходимые для обеспечения равномерного расположения на заготовке одинаковых образуемых поверхностей. К движениям управления относят те, которые совершают органы управления, регулирования и координирования всех других исполнительных движений станка. К таким органам относятся муфты, реверсирующие устройства, кулачки, ограничители хода.

Приводы металлорежущих станков 1. Основные понятия о приводах 2. Элементы кинематических цепей 3. Кинематические связи в станках

Классификация приводов от способа переключения Ступенчатые позволяют устанавливать ограниченные числа скоростей в заданных пределах. Бесступенчатые позволяют плавно устанавливать числа скоростей в заданных пределах.

Бесступенчатый способ регулирования частот вращения шпинделя В станках с ЧПУ бесступенчатое регулирование подачи и скорости вращения шпинделя может осуществляться такими способами: 1. Электрическое регулирование, при котором за счет изменения частоты 3 х фазного тока изменяется частота вращения электродвигателя, а следовательно, рабочего инструмента или заготовки, закрепленных в шпинделе. Аналогично изменяется и скорость движения подачи с помощью шаговых электродвигателей. 2. Гидравлическое регулирование используется главным образом для изменения скоростей прямолинейных перемещений (в долбежных, строгальных, протяжных станках). А вот для регулировки скорости вращательного главного движения оно применяется значительно реже. Зато не такая уж редкость воздушное регулирование скорости вращения в моторах шпинделях настольных станков с ЧПУ. 3. Механическое регулирование, осуществляемое с помощью всевозможных вариаторов. Например, во фрикционном лобовом вариаторе, перемещая малый ведущий ролик относительно диска, можно изменять рабочий радиус у последнего, а значит, и передаточное число между ведомым и ведущим валами. А вот в приводе с раздвижными конусами заложен несколько иной принцип работы. В качестве ведомого и ведущего диска используются подвижные конусы, привод которых осуществляется с помощью клиновидного ремня. Двигая с помощью воздуха или гидравлики один из конусов, можно изменить радиусы шкивов, а следовательно, и передаточные числа ведущего и ведомого валов.

Классификация приводов от способа передачи движения 1 Электропривод - состоит из двигателя и элемента пускорегулирующей аппаратуры. Эволюция радиально сверлильных станков на различных этапах развития электропривода: а - групповой привод с трансмиссионными передачами; б, е, г - индивидуальный привод с различной конструктивной компоновкой; д - многодвигательный привод

Для получения выгодной скорости резания на токарных станках следует иметь ее изменения в диапазоне от 80: 1 до 100: 1. При этом желательно иметь по возможности плавное ее изменение с тем, чтобы во всех случаях обеспечить наиболее выгодную скорость резания. Особенность электропривода токарно-карусельных станков является большой момент сил трения в начале пуска (до 0, 8 Мном) и значительный момент инерции планшайбы с деталью, превышающий на высоких механических скоростях в 8 - 9 раз момент инерции ротора электродвигателя. Применение в этом случае электропривода постоянного тока обеспечивает плавный пуск с постоянным ускорением.

2 Электромеханический привод состоит из двигателя и механических связей. Классификация приводов Привод поворотного стола 1 осуществляется от электродвигателя 2 при помощи клиноременной передачи 3, вращающей через червячную передачу главный вал 4. На главном валу установлено свободно червячное колесо 5, зубчатое колесо 6 и зубчатая муфта 7. Червячное колесо, находясь в зацеплении с червяком, свободно вращается на валу, приводя последний в движение. При помощи рукоятки 8 включают зубчатую муфту и тогда вал начинает вращаться и тем самым зубчатое колесо 6 вращает поворотный стол с установленным на нем гибочным роликом.

3 Гидропривод состоит из двигателя и элемента обеспечивающего движение при помощи рабочей жидкости. Классификация приводов Система управления копировальная с гидравлическим следящим приводом и механической обратной связью: 1 - гидроцилиндр; 2 - гидропривод; 3 - резец; 4 - заготовка; 5 - фасонная часть детали; 6 - пружина; 7- гидрораспределитель; 8 - копир; 9 - щуп

Классификация приводов 4 Пневмопривод состоит из двигателя и элементов обеспечивающих движение при помощи сжатого воздуха. Трехкулачковый реечный пневматический патрон предназначен для закрепления деталей типа втулок. При этом не требуется применять больших усилий. Принцип работы патрона: при подаче воздуха в пневмопривод рейка патрона, соединенная со штоком пневмопривода, продвигается внутрь шпинделя станка, кулачки патрона сжимаются и обеспечивается закрепление детали.

Передаточное отношение (i), показывает во сколько раз частота вращения ведомого элемента (n 2) больше или меньше частоты вращения ведущего элемента (n 1): i = n 2/n 1. Передаточное отношение кинематической цепи равно произведению передаточных отношений всех последовательно соединённых передач, составляющих данную цепь: iц = i 1. i 2. i 3. …. in. Для изменения направления движения выходного звена (шпиндель) применяются реверсивные механизмы.

Элементы кинематических схем I-ременные передачи плоская 1, перекрестная 2, клиновая 3, 4 -цепная передача; цилиндрическая 5, коническая 6, винтовая 7, червячная 5, реечная 9; IIIпередача ходовым винтом с неразъемной 10 и разъемной 11 гайками; IVмуфты: кулачковая односторонняя 12, кулачковая двусторонняя 13, конусная 14, дисковая односторонняя 15, дисковая двусторонняя 16, обгонная односторонняя 17, обгонная двусторонняя 18; Vтормоза: конусный 19, колодочный 20, ленточный 21, дисковый 22, 23 патронный конец шпинделя

МЕХАНИЗМЫ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ Механизм зубчатое колесо рейка применяют в приводе главного движения и движения подачи, а также в приводе различных вспомогательных перемещений. Механизм червяк рейка применяется в виде двух типов передач: с расположением червяка под углом к рейке, что позволяет (в целях большей плавности хода передачи) увеличить диаметр колеса, ведущего червяк, и с параллельным расположением в одной Ходовой винт гайка является, широко применяемым механизмом для осуществления прямо линейного движения. С помощью этого механизма можно производить медленные движения в приводе подач.

Схема шариковой винтовой пасы Плоский кулачковый механизм: а - схема работы; б - общий вид Схемы работы кулачков цилиндрического типа Механизмы прерывистых движений: а - мальтийский механизм; б - храповой механизм.

Мальтийский (грейферный механизм) - преобразует равномерное вращение ведущего вала в скачкообразное вращение ведомого, на котором закреплён барабан, непосредственно осуществляющий прерывистое перемещение ведомого звена, с числом пазов от 3 до 12. Храповой механиизм предназначенн для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении, позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Используются в турникетах, гаечных механизмах, заводных механизмах, домкратах, лебедках, храповик обычно имеет форму зубчатого колеса.

СИСТЕМЫ СМАЗКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ Система смазки станка должна обеспечивать непрерывную или периодическую подачу к трущимся поверхностям смазочного материала в количестве, достаточном для того, чтобы между этими поверхностями сохранялась по возможности непрерывная пленка смазки и чтобы температура этих поверхностей была в установленных пределах. Системы смазки в станках подразделяются на индивидуальные, когда смазка отдельных узлов или механизмов производится от независимых друг от друга точек, и централизованные, когда точки смазки объединены. Централизованную смазку применяют в тех случаях, когда узлы станка не изменяют относительного рас положения и можно использовать один смазочный материал. Смазка может осуществляться самотеком, циркуляционным способом или под давлением. Для централизованной смазки применяют шестеренные и лопастные насосы постоянной производитель ности. Очищают масло от мельчайших твердых частиц и грязи пластинчатыми, войлочными, сетчатыми или магнитными фильтрами. Кольцевая смазка Масленка с игольчатым дросселем: 1 - регулирующая гайка; 2 - рычаг включения и выключения подачи масла; 3 - фильтрующая сетка Смазка центробежным способом при помощи: а - конусных роликов; б - конусного шпинделя со спиральной канавкой

График изменения частоты вращения валов коробки скоростей Число вертикальных линий графика соответствует числу валов коробки скоростей, число горизонтальных линий - числу ступеней частоты вращения шпинделя. Частота вращения шпинделя изменяется от n 1=25 об/мин до n 12=1095 об/мин по геометрическому ряду с φ=1, 41.

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

1.2.1 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.

1.2.2 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.

1.2.3 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 1,25 2 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 () 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 Н, 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.

1.2.4 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).

Металлообрабатывающие станки, используемые в машиностроении, можно классифицировать по признакам или по комплексу признаков.

По технологическому назначению станки делятся на станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп.

По технологическим признакам станки можно разделить укрупнено на следующие группы.

Станки общего назначения (рис. 11.1). В эту группу входят универсальные станки (токарно-винторезные, вертикально- и радиально-сверлильные, универсально- и горизонтально-фрезерные, плоскошлифовальные и др.), предназначенные для выполнения разнообразных работ по обработке различных заготовок. Станки общего назначения характеризуются большими технологическими возможностями, но малой производительностью.

Станки определенного назначения , используемые для выполнения определенных операций при обработке одноименных заготовок в массовом производстве. К ним относятся токарные одношпиндельные полуавтоматы последовательного действия (рис. 11.2, а), многошпиндельные вертикальные полуавтоматы (рис. 11.2, б), зубодолбежные станки, зубострогальный станок для нарезания прямозубых конических колес и др. В автомобилестроении их применяют для обтачивания кулачков распределительных валов, шеек коленчатых валов, для обработки зубчатых колес и т.д.

Специализированные станки , предназначенные для выполнения одной конкретной операции по обработке определенной заготовки. Наиболее характерными специализированными станками в автомобилестроении являются агрегатные станки, компонуемые из стандартных узлов и силовых головок определенных типоразмеров. Станки создаются для группы похожих деталей в зависимости от конструктивных форм последних.

Специальные станки , выполняющие вполне определенный вид работ на одной определенной заготовке летали (рис. 11.3, а), имеют высокую стоимость, а при смене объекта производства требуют конструктивных изменений Вследствие этого такие станки применяют ограниченно лаже и условиях массового производства. Их допускается использовать лишь в исключительных случаях.

Многооперационные станки с числовым программным управлением и автоматической сменой инструментов (рис. 11.3, б, (?) предназначены для комплексной обработки заготовок. Такие станки характеризуются высокой концентрацией обработки, т. е. одновременно в работе находится несколько инструментов. На них производят черновую, получистовую и чистовую обработку заготовок сложных корпусных деталей, содержащих десятки обрабатываемых поверхностей, выполняют самые разнообразные технологические переходы’ фрезерование плоскостей, уступов, канавок, окон; сверление, зенкерование, развертывание, растачивание гладких и ступенчатых отверстий; обработку наружных и внутренних поверхностей и др 13 связи с высокой стоимостью многооперационных станков их используют для обработки наиболее технологически сложных заготовок. В этих случаях один такой станок может заменить 3 - 5 станков с ЧПУ или 5-10 универсальных станков. Иногда эти станки называют обрабатывающими центрами (ОЦ).

По степени автоматизации станки подразделяют:

на станки с ручным управлением,

полуавтоматы (автоматически выполняют все элементы цикла, но сам цикл возобновляется вручную),

автоматы, у которых для возобновления цикла не требуется вмешательство человека.

По числу главных рабочих органов различают одно- и многошпиндельные станки, одно- и многопозиционные станки и т.д.

По точности станки подразделяют на пять классов: Н - нормальный, П - повышенный, В - высокий, Л - особо высокой точности, С - особо точные станки.

В России принята Единая система условных обозначений станков, разработанная ЭНИМС. В соответствии с этой системой каждому станку присваивается определенный шифр. Первые две цифры шифра определяют группу и тип станка Буква на втором или третьем месте характеризует разные технические характеристики станков одного типоразмера. Третья или четвертая цифра показывает условный типоразмер станка (высоту центров над станиной для токарного станка, наибольший диаметр обрабатываемого прутка для токарно-револьверного станка и т.д). Последняя буква указывает на различные модификации станков одной базовой модели.

Все металлообрабатывающие станки разбиты на 10 групп, а каждая группа - на 10 типов. Далее номер и название группы указаны курсивом, а тип указан в скобках.

Группа 0- резервная.

Группа I - токарные станки (0 - специализированные автоматы и полуавтоматы; 1 - одношпиндельные автоматы и полуавтоматы; 2 - многошпиндельные автоматы и полуавтоматы; 3 - револьверные; 4 - сверлильно-отрезные; 5 - карусельные; 6 - токарные и лобовые; 7 - многорезцовые; 8 - специализированные; 9 - разные токарные).

Группа 2 - сверлильные и расточные станки (0 - резервный; 1 - вертикально-сверлильные; 2 - одношпиндельные полуавтоматы, 3 _ многошпиндельные полуавтоматы; 4 - коорлинатно-расточные; 5 - радиально-сверлильныс; 6 - горизонтально-расточные; 7 - алмазно-расточные; 8 - горизонтально-сверлильные; 9 - разные сверлильные).

Группа 3 - шлифовальные и доводочные станки (0 - резервный; 1 _ круглошлифовальные; 2 - внутришлифовальные; 3 - обдирочные шлифовальные; 4 - специализированные шлифовальные; 5 - резервный; 6 - заточное; 7 - плоскошлифовальные; 8 - притирочные и полировочные; 9 - разные, работающие абразивом).

Группа 4- комбинированные станки.

Группа 5 - зубо- и резьбообрабатывающие станки (0 - резьбонарезные; 1 - зубострогальные для цилиндрических колес; 2 - зуборезные для конических колес; 3 - эубофрезерные; 4 - для нарезания червячных пар; 5 - для обработки торцов зубьев; 6 - резьбо- фрезерные; 7 - зубоотделочкые и поверочные; 8 - зубо- и резьбо- шлифовалъные; 9 - разные зубо-, резьбообрабатывающие).

Группа 6 ~ фрезерные станки (0 - резервный, 1 - вертикальные консольные; 2 - непрерывного действия; 3 - резервный; 4 - копировальные и гравировальные; 5 - вертикальные бесконсольные; 6 - продольные; 7 - консольные широкоуниверсальные; 8 - горизонтальные консольные; 9 - разные фрезерные).

Группа 7 - строгальные, долбежные, протяжные (0 - резервный; 1 - продольно-строгальные одностоечные; 2 - продольно- строгальные двух стоечные; 3 - поперечно-строгальные; 4 - долбежные; 5 - протяжные горизонтальные; 6 - резервный; 7 - протяжные вертикальные; 8 - резервный; 9 - разные строгальные).

Группа 8 - разрезные станки (0 - резервный», I - разрезные, работающие резцом; 2 - разрезные, работающие абразивным кругом; 3 - разрезные, работающие гладким диском; 4 - правйльно- отрезкые; 5 - пилы ленточные; 6 - пилы дисковые; 7 - пилы ножовочные).

Группа 9 - разные станки (1 - опиловочные; 2 - пилонасе- кателъные; 3 - правильно- и бесиентрово-обдмрочные; 4 - балансировочные; 5 - для испытания сверл и шлифовальных кругов; 6 - делительные машины).

Современные металлорежущие станки используют механические, электрические, электронные, пневматические, гидравлические системы для осуществления требуемых движений и управления технологическим циклом.

По технологическому назначению различают станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп. Универсальные станки предназначены для выполнения разнообразных работ при использовании разных заготовок. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (например, обработка зубчатого венца на зубофрезерном станке). Специальные станки выполняют вполне определенный вид работ на одной определенной заготовке. По степени автоматизации различают станки:

с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы, станки с программным управлением. По числу главных рабочих органов различают одно- и многошпиндельные станки, одно- и многопозиционные станки и т.д. Различают станки: Н - нормального; П - повышенного; В - высокого; А - особо высокого; С - особо точного классов точности.

В отечественном машиностроении принята Единая система условных обозначений (шифров) станков, разработанная в ЭНИМСе: первые две цифры которого - группа и тип станка; буква на втором или третьем месте - типоразмер станка (а следовательно, и его технические характеристики); третья или четвертая цифра - условный типоразмер станка; последняя буква - модификация станков одной базовой модели. Все металлорежущие станки разбиты на 10 групп, а каждая группа - на 10 типов.

Станочное оборудование может подразделяться на несколько типов в зависимости от области применения, общих технологических признаков и конструктивных особенностей. По области применения станочное оборудование делится на:

Станки для металлургической промышленности и машиностроения;

Станки для химической промышленности;

Техника для судостроения;

Техника для авиастроения;

Промышленные машины;

Оборудование для металлообработки, деревообработки.

Отдельно выделяют станки, используемые в микроэлектронике и станки для приборостроения.

Металлообрабатывающее станочное оборудование – это техника, используемая для обработки металла, производства деталей заданной конфигурации и шлифования поверхностей различного профиля. Его классифицируют в зависимости от типа металлообработки.

Токарные станки – оборудование, предназначенное для точения наружных, внутренних, торцовых поверхностей тел вращения и нарезания различных типов резьб. Подразделяется на несколько видов: токарно-карусельные, токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарные станки с ЧПУ, настольные станки.

Фрезерные станки используются для обработки плоских и фасонных поверхностей и тел вращения с помощью фрезы. Различают: вертикально-фрезерные, универсально фрезерные, настольные фрезерные, широкоуниверсальные фрезерные станки. В качестве подвидов существует вертикальная сверлильно-фрезерная, горизонтально фрезерная, сверлильно-фрезерная, универсальная сверлильно-фрезерная техника, станки с ЧПУ и обрабатывающие фрезерные центры.

Шлифовальные станки – это оборудование, предназначенное для чистовой обработки деталей, путем снятия верхних слоев с их поверхности с высокой степенью точности. Машины могут быть кругло-, внутри-, плоско- и бесцентрошлифовальными.

Сверлильные станки применяются для сверления глухих и сквозных отверстий в сплошном материале. Техника позволяет рассверливать, зенкеровать, развертывать и нарезать внутренние резьбы. Встречаются горизонтально, вертикально и радиально сверлильные.

Ленточнопильные станки предназначены для резки деревянных или металлических изделий. Виды: портальные, двухколонные, консольные, горизонтальные, настольно-бытовые машины.

Расточные станки подразумевают обработку крупногабаритных деталей операциями сверления, нарезания, подрезки, обтачивания и др.

Заточный станок используется для заточки и переточки металлорежущего инструмента.

Балансировочные станки предназначены для измерения и определения места статической или динамической неуравновешенности вращающихся деталей.

Долбежные станки необходимы для обработки плоских и фасонных поверхностей, шпоночных пазов, канавок.

Вальцовочные машины – оборудование, обрабатывающее листы методом гибки для придания изделию цилиндрической формы.

Обрабатывающие центры позволяют подвергать детали комплексной обработке.

Общие сведения о металлорежущих станках

Тема 1. Классификация металлообрабатывающих станков

Металлорежущий станок - это технологическая машина, предназначенная для обработки материалов резанием с целью получения деталей заданной формы и размеров (с требуемыми точностью и качеством обработанной поверхности). На станках обрабатывают заготовки не только из металла, но и из других материалов, поэтому термин «металлорежущий станок» являет­ся условным.

Станки классифицируют по различным признакам, основ­ные из которых приведены ниже.

По виду выполняемых работ металлорежущие стан­ки (в соответствии с классификацией ЭНИМСа) распределены по девяти группам, каждая из которых подразделяется на девять типов, объединенных общими технологическими признаками и конструктивными особенностями (таблица 3.1).

Маркировка. 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 индикации предварительным набором координат; 2 - с позиционнойсистемой управления; 3-е 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 К20Т1.

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

По степени универсальности станки подразделя­ют на:

Универсальные,

Специализированные

Специальные.

П о степени точности обработки станки делят на пять классов.

- Н – Нормальной точности; к этому классу относится большинство универсальных станков;

- П – повышенной точности; станки данного класса изготовляют на базе станков нормальной точности, но требования к точности обработки деталей станка, качеству сборки и регулирования значительно выше;

- В – высокой точности, достигаемой благодаря использованию специально конструкции отдельных узлов, высоких требований к точности изготовления деталей, качеству сборки и регулирования станка в целом;

- А – особо высокой точности; для этих станков предъявляются ещё более жесткие требования, чем к станкам класса В;

- С - особо точные, или мастер-станки, на них изготовляют детали для станков классов В и А.

В зависимости от массы станки подразделяют на:

Легкие - массой до 1 т,

Средние - до 10 т

Тяжелые - свыше 10 т. В свою очередь тяжелые станки делят на крупные (до 30 т), соб­ственно тяжелые (до 100 т) и уникальные (свыше 100 т).

По степени автоматизации различают:

Станки с ручным управлением,

Полуавтоматы

Автоматы.

По расположению шпинделя станки делят на:

Гори­зонтальные,

Вертикальные

Наклонные.

По степени концентрации операций станки подразделяют на:

Однопозиционные;

Многопозиционные. .

Таблица 1. Классификация металлообрабатывающих

Движения в станках

При изготовлении деталей на станках инструмент или заго­товка могут выполнять следующие движения: главное, подачи, деления, обкатки, дифференциальное и вспомогательное.

Главное движение резания D r обеспечивает снятие стружки с заготовки с наибольшей скоростью в процессе резания. Глав­ное движение может быть вращательным и прямолинейным по­ступательным (рисунок 3.1). Это движение может совершать как заготовка, так и режущий инструмент.

Рисунок 1. Движения в станках

Движение подачи D s позволяет подвести под режущую кромку инструмента новые участки заготовки, тем самым обеспечить снятие стружки со всей обрабатываемой поверхности. Скорость подачи v s при лезвийной обработке задается в мм/мин.

Движения деления реализуют для осуществления необходи­мого углового (или линейного) перемещения заготовки относи­тельно инструмента. Делительное движение может быть непрерывным (в зубодолбежных, зубофрезерных, зубострогальных, затыловочных и других станках) и прерывистым (например, в делительных машинах при нарезании штрихов на линейке). Прерывистое движение осуществляется с помощью храпового колеса, мальтийского креста или делительной головки.

Движение обката - это согласованное движение режущего инструмента и заготовки, воспроизводящее при формообразо­вании зацепление определенной кинематической пары. Напри­мер, при зубодолблении долбяк и заготовка воспроизводят за­цепление двух зубчатых колес. Движение обката необходимо для формообразования в зубообрабатывающих станках: зубофре­зерных, зубострогальных, зубодолбежных, зубошлифовальных (при обработке цилиндрических и конических колес).

Дифференциальное движение добавляется к какому-либо движению заготовки или инструмента. Для этого в кинемати­ческую цепь вводятся суммирующие механизмы. Следует отме­тить, что суммировать можно только однородные движения: вращательное с вращательным, поступательное с поступатель­ным. Дифференциальные движения необходимы в зубофрезер­ных, зубострогальных зубошлифовальных, затыловочных и других станках.

Рассмотренные движения участвуют в формообразовании обрабатываемой детали. Однако на станке необходимо осуще­ствлять и другие движения: подвести режущий инструмент к заготовке, отвести его после окончания обработки, зажать заго­товку, снять ее, установить новую, переключить скорость или подачу, выключить станок. Такие движения называются вспо­могательными, они подготавливают процесс резания, но сами в нем не участвуют.

Вспомогательные движения осуществляются вручную или в автоматическом цикле. Автоматизация вспомогательных движе­ний повышает производительность труда.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам классифицируются металлорежущие станки?

2. Как формируется шифр модели станков серийного выпуска? Приведите примеры.

3. Какие классы точности станков вы знаете?

4. Что называется главным движением? Приведите примеры стан­ков, у которых главное движение прямолинейное.

5. Какие движения относятся к основным?

6. Как по обозначению модели отличить станок с ручным управле­нием от станка, имеющего программное управление?

7. Назовите вспомогательные движения, которые могут осуществляться на токарном станке.

Тема 2. Базовые детали станков

Несущие или базовые детали станков предназначены для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих инструмент или обрабатываемую заготовку, и обеспечивают точность и их взаимного расположения под нагрузкой. Совокупность базовых деталей между инструментом и заготовкой образуют несущую систему станка.

Базовые детали должны иметь:

Высокую первоначальную точность изготовления всех ответственных поверхностей для обеспечения требуемой геометрической точности станка;

Высокие демпфирующие свойства, то есть способность гасить колебания между инструментом и заготовкой от действия различных источников вибрации;

Высокую жесткость определяемую конкретными деформациями подвижных и неподвижных стыков, местными деформациями и деформациями самих базовых деталей;

Долговечность, которая выражается в стабильности формы базовых деталей и способность направляющих сохранять первоначальную точность в течение заданного скора эксплуатации.

Кроме того базовые детали должны иметь малые температурные деформации, из-за которых могу происходить относительные смещения заготовки и инструментов.

Станины и направляющие станин

Станина. Станина служит для монтажа деталей и узлов станка, отно­сительно нее ориентируются и перемещаются подвижные дета­ли и узлы. Станина, как и другие элементы несущей системы, должна обеспечивать в течение срока службы станка возмож­ность обработки заготовок с заданными режимами и точностью. Это достигается правильным выбором конструкции, материала станины и технологии ее изготовления для обеспечения необ­ходимой жесткости, виброустойчивости и износостойкости на­правляющих.

Станины делят на горизонтальные и вертикальные (стойки).

Основным материалом для изготовления служат чугун - для литых станин, сталь - для сварных

Рисунок 2 - Сечения горизонтальных (а) и вертикальных (5) станин

Направляющие.

Требуемое взаимное расположение узлов станка и возможность относительного перемещения инструмен­та и заготовки обеспечивают направляющие.

По назначению и конструктивному исполнению направляю­щие можно классифицировать по следующим признакам:

По виду движения: направляющие главного движения (на­пример, стол-станина продольно-строгального станка); направляющие движения подачи; направляющие перестановки сопря­женных и вспомогательных деталей и узлов, неподвижных в процессе обработки;

По траектории движения: направляющие прямолинейного и кругового движения;

По направлению траектории перемещения узла в простран­стве: горизонтальные, вертикальные и наклонные;

По геометрической форме: призматические, плоские, ци­линдрические, конические (только для кругового движения) и их сочетания.

Рисунок 3 - Регулировочные элементы с продольным (а) и поперечным (б) клином, с поджимной (в) и накладной пригоняемой (г) планкой

Наибольшее распространение в станках получили направля­ющие скольжения и качения. Направляющие скольжения (рисунок 4) обычно изготовляют из серого чугуна. Чугун используется в тех случаях, когда направляющие выполняются как одно целое со станиной или под­вижным узлом.

Рисунок 4 - Основные формы поперечных сечений направляющих сколь­жения:

а - плоская; б - призматическая; в - в форме ласточкина хвоста; г - ци­линдрическая

По виду трения скольжения различают следующие направля­ющие:

Гидростатические (рисунок 5) - направляющие главного дви­жения и подачи; в этих направляющих смазочный слой созда­ется подачей масла под высоким давлением в специальные кар­маны необходимых размеров;

Со смешанной смазкой - большинство направляющих дви­жения подачи;

С граничной смазкой - направляющие подачи, работающие при очень малых скоростях скольжения;

С воздушной смазкой - аэростатические.

Подача масла в карманы

Рисунок.5 - Схема гидростатических направляющих

В станках широко применяют направляющие качения с ис­пользованием в них шариков и роликов как промежуточных тел качения. Достоинством направляющих качения является малое трение, не зависящее от скорости движения. Направля­ющие качения обеспечивают высокую точность перемещений, равномерность медленных движений, они более долговечны, чем направляющие скольжения. Подобно направляющим скольжения направляющие качения могут быть замкнутыми и незамкнутыми.

Защитные устройства для направляющих обеспечивают их надежную работу и предохраняют рабочие поверхности от по­падания пыли, стружки и грязи. Щитки, прикрепленные к перемещаемому узлу станка (рисунок 6, а) или, реже, к станине, используют при малых перемеще­ниях подвижного узла. Телескопические щитки, состоящие из нескольких подвижных стальных щитков (рисунок 6, б) с уплотнения­ми в подвижных соединениях, применяют в средних и тяжелых станках при значительной длине хода. Стальные ленты (рисунок.6. в - д) используют на различных станках с большой длиной хода подвижного узла. Гармоникообразные меха («гармошки») (рисунок 6, е), изготовленные из различ ных материалов, в том числе полимерных, обеспечивают высо­кую герметичность, применяются на шлифовальных и других станках.

Рисунок 6 - Защитные устройства для направляющих:

а - щитки; б - телескопические шитки; в , г, д - ленты; е - гармоникообразные меха

Шпиндель и его опоры

Шпиндель – это вал металлорежущего станка передающий вращение закреплённому в нём инструменту или обрабатываемой заготовке .

Конструктивная форма шпинделя зависит от способа крепления на нём зажимных приспособления или инструмента, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели изготавливают пустотелыми для прохода прутка, а так же для уменьшения его массы.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность, то подшипники качения должны быть высоких классов точности. В передней опоре применяют более точные подшипники, чем в задней. Шпиндели и подшипники должны быть надежно защищены от загрязнения и высекания смазочного материала, с этой целью используют различные уплотнения.

Контрольные вопросы

1. Станина - это?

2. Классификация направляющих.

3. Дайте определение шпинделю.

Тема 3. Передачи применяемые в станках

Передачи вращательного движения.

Для изменения часто­ты вращения от ведущего звена к ведомому применяют ремен­ные, зубчатые и червячные передачи. Отношение частоты вра­щения ведомого п вд к частоте вращения ведущего п вщ звена на­зывается передаточным отношением.

Ременная передача применяется для передачи вращательного движения между удаленными друг от друга вала­ми. (рисунок 3.7, а)

Рисунок 7 - Передачи вращательного движения

Цепная передача , как и ременная, применяет­ся для передачи вращения между валами, удаленными друг от друга. Эти передачи используются в металлорежущих станках и транспортерах. (рисунок 7, б)

Зубчатая передача - механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает и преобразует движение (без проскальзывания) с изменением угловых скоростей и моментов. (рисунок 7, в)

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. Передаточные отношения червячной передачи рассчитываются по формуле i = z ч /z ч.к , где z ч – число заходов червяка; z ч.к - число зубьев червячного колеса. (рисунок 7, г)

Преимуществами червячной передачи являются компакт­ность, бесшумность, плавность хода, возможность большого ре­дуцирования, к недостаткам передач относится малый КПД.

Передачи поступательного движения.

Эти передачи слу­жат для преобразования вращательного движения в прямоли­нейное поступательное рабочего органа. В станках применяют реечные передачи, винтовые пары (скольжения и качения), ку­лисные, кулачковые механизмы и др.

Реечная передача служит для преобразования вращательно­го движения реечного-колеса в поступательное пе­ремещение рейки и наоборот. Реечная передача может быть выполнена с прямозубым и косозубым зацеплением колеса с рейкой.

Реечные передачи используют в металлорежущих станках, например в токарных, для осуществления движения продольной подачи суппорта с резцом относительно обрабатываемой заго­товки.

Винтовая передана применяется в тех случаях, когда нужно получить движение с малыми скоростями. Вращение сообщает­ся винту; гайка и связанные с нею стол или салазки перемеща­ются прямолинейно-поступательно.

Кривошипно-кулисные механизмы (сокращённо – кулисные механизмы) с возвращающейся кулисой применяются в долбёжных станках, а с касающейся кулисой – в поперечно-строгальных станках. Кулисные механизмы обеспечивают большую скорость при обратном холостом ходе и плавность движения.

Механизмы периодических движений.

Для некоторых стан­ков требуется периодически изменять положение его элементов или отдельных узлов. С этой целью используют храповые и мальтийские механизмы, неполные зубчатые колеса, кулачко­вые механизмы и механизмы с муфтами обгона, электро-, пневмо- и гидромеханизмы.

Храповые механизмы наиболее часто применяются в меха­низмах подачи станков, в которых перемещение заготовки, ре­жущего (резца, шлифовального круга) или вспомогательного (алмаз для правки шлифовального круга) инструмента произво­дится во время перебеге или обратного хода (в строгальных, Долбежных, шлифовальных станках, делительных машинах).

В большинстве случаев храповые механизмы используют для прямолинейного перемещения узлов станка. Собачка периоди­чески поворачивает на определенный угол храповое колесо с на­ружными и внутренними зубьями, кинематически связанное с ходовым винтом перемещения стола, суппорта и др. С помощью Храповых механизмов осуществляют также и круговые периоди­ческие перемещения.

Мальтийские механизмы применяют преимущественно в делительных устройствах с постоянным углом периодического поворота, например для поворота револьверных головок, шпин­дельных блоков и столов токарных автоматов, многопозицион­ных столов и т.п.

Рисунок 8 - Храповые механизмы с несимметричным (а), симметричным (б) профилем зуба и плоский мальтийский махнизм (в):

1 – храповое колесо, 2 – собачка, 3 – рычаг, 4 – кривопошипно-шатунный механизм, 5 – кривошипный диск, 6 – палец, 7 – винт, 8 – штифт, 9 – щиток, 10 – мальтийский крест, 11 – ролик, 12 – кривошип, α- угол, определяющий положение пазов мальтийского креста, ß – угол между осями кривошип и мальтийского креста.

Контрольные вопросы

1. Какие передачи в станках преобразуют вращательное в поступа­тельное движение узла?

2. Назовите механизмы периодических движений. В каких станках они применяются?

Тема 4. Коробки скоростей

Коробки скоростей структурно входят в привод ступенчато­го регулирования главного движения станка .

Коробки скоростей обеспечивают:

Большой диапазон D регулирования скоростей на выходе: D = п max /п min . Здесь п max и п min соответственно максимальная и минимальная частота вращения (мин 1) шпинделя, при прямо­линейном главном движении - максимальное и минимальное число двойных ходов в минуту ползуна или стола;

Отсутствие проскальзывания (постоянное передаточное от­ношение);

Передачу постоянной мощности;

Достаточно большое число различных скоростей на выходе при относительно небольших размерах самих коробок скоростей;

Передачу больших крутящих моментов;

Высокий КПД.

Коробки скоростей компактны, просты в обслуживании и надежны в работе.

Рисунок 9 - Двухваловые передачи коробок скоростей с передвижным блоком зубчатых колёс (а) и с муфтой (б):

I – ведущий вал, II – ведомый вал, 1 – муфта

По способу переключения скоростей коробки скоростей бывают:

- со сменными зубчатыми колесами , которые применяют чаще всего в специализированных станках, автоматах и полуав­томатах при сравнительно редкой настройке привода главного движения. Они имеют малые габаритные размеры, исключают возможность аварийного включения передач. Вместе с тем уве­личивается время на смену колес, когда необходимо изменить величину скорости;

- с передвижными блоками зубчатых колес и муфтами , по­лучившие широкое распространение преимущественно в универсальных станках с ручным управлением. В станках с ЧПУ применяют зубчатые передачи, переключаемые автоматически с помощью индивидуальных электромеханических (реже гидравлических) приводов.

По компоновке различают коробки скоростей с нераз­деленным и разделенным приводом. В первом случае коробка скоростей расположена в шпиндельной бабке, а во втором - вынесена за ее пределы.

Тема 5. Муфты и тормозные устройства

Муфты.

Для соединения двух соосных валов в станках при­меняют муфты различных типов.

Нерасцепляемые муфты служат для жесткого соединения валов. Например, соединения с помощью втулки , через упругие элементы или через промежуточный элемент, имеющий на торцовых плоскостях два взаимно пер­пендикулярных выступа и позволяющий компен­сировать несоосность соединяемых валов.

Сцепляемые муфты применяются для периодического соеди­нения валов. В станках используют сцепляемые кулачковые муф­ты в виде дисков с торцовыми зубьями-кулачками и зубчатые муфты. Недостаток сцепляемых муфт - трудность включения при большой разнице в угловых скоростях ведущего и ведомого элементов.

Фрикционные муфты лишены указанного недостатка сцепляе­мых муфт, их можно включать при любых скоростях вращения ведущего и ведомого элементов. Возможность проскальзывания ведомого элемента при перегрузках предотвращает аварии ме­ханизмов станка. Фрикционные муфты бывают конусные и дис­ковые. В приводах главного движения и подачи широко приме­няют многодисковые муфты, передающие значительные крутя­щие моменты при сравнительно небольших габаритах.

Рисунок 10 - Муфты для соединения валов:

а – жесткая типа втулки; б – с упругими элементами; в – крестово-продвижная; г – кулачковая; д – многодисковая с механическим приводом; е – электромагнитная; 1 – шайба: 2 – диск; 3- шарик; 4,5,8,12 – втулки; 6 – гайка; - 7 – пружина: 9 – катушка; 10 – диски; 11 – якорь

Предохранительные муфты , соединяющие два вала при нормальных условиях работы, разрывают кинематическую цепь при превышении нагрузки. Это происходит при разрушении специального элемента, при проскальзывании сопрягаемых или трущихся частей (например, дисков) и расцеплении кулачков двух сопрягаемых частей муфты. Разрушаемым элементом обычно является штифт, площадь сечения которого рассчиты­вают в соответствии с заданным крутящим моментом.

Муфты обгона предназначены для передачи крутящего мо­мента при вращении звеньев кинематической цепи в заданном направлении и для их разъединения при вращении в обратном направлении, а также для передачи валу различных по частоте вращений, например медленного (рабочего) и быстрого (вспо­могательного). Муфта обгона позволяет передавать дополни­тельное (быстрое) вращение без выключения основной цепи.

Тормозные устройства.

Для остановки или замедления дви­жения подвижных узлов или отдельных элементов станков ис­пользуют тормозные устройства . Торможение может осуществ­ляться механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими или комбинированными средствами. В станках, не имеющих гидро- или пневмопривода, применяют меха­ническое или электрическое торможение. Основные виды ме­ханических тормозов: ленточные , колодочные и многодисковые.

Многодисковый тормоз представляет собой обычную мно­годисковую муфту, корпус которой жестко закреплен на непо­движной части станка. Привод тормозов на универсальных станках обычно ручной. На автоматизированных станках при­вод тормозов управляется дистанционно по программе.

Тормоза устанавливают на быстроходных валах коробок ско­ростей. При необходимости их блокируют с пусковыми муфтами.

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначены коробки скоростей?

2. По способу переключения скоростей коробки скоростей бывают?

3.Опишите классификацию муфт.

4. Назначение тормозных устройств.

5. Основные виды ме­ханических тормозов?

Тема 6. Коробки передач

Коробки передач в металлорежущих станках предназначены для изменения величины и направления подачи переключением зуб­чатых передач.

Конусный набор с накидным зубчатым колесом применяют в приводах подач токарно-винторезных станков с ручным управлением. Число зубчатых колес в данном наборе достигает десяти, переключение производится рукояткой 1 , перемещающей накидное колесо 2. Преимущество этой переда­чи - малая металлоемкость (число зубчатых колес на два боль­ше числа передач). Однако из-за наличия накидного зубчатого колеса конусный набор не может быть использован в станках, передающих большие мощности, так как механизм имеет низ­кую жесткость. Другим недостатком является невозможность применения этой передачи в цепях, где реверсируется движение ведущего вала, так как движение с конуса на накидное зубчатое колесо (или наоборот) может передаваться только в направле­нии, указанном на рисунке.

Конусный набор с вытяжной шпонкой - ком­пактный механизм, реализующий до 10 различных передаточ­ных отношений. Управление переключением всех передач пары конусов осуществляется одной рукояткой, связанной с вытяж­ной шпонкой 3. К недостаткам этого механизма относятся: не­возможность передачи больших крутящих моментов вследствие недостаточной жесткости полого вала, в котором перемещается тяга с вытяжной шпонкой; неудовлетворительное базирование узких зубчатых колес; повышенный износ зубчатых колес (все постоянно находятся в зацеплении) и вытяжной шпонки; низ­кий КПД.

Рисунок 11 - Схемы механизмов коро­бок подач:

а - конусный набор с накидным зуб­чатым колесом; 6 - конусный набор с вытяжной шпонкой; в - конический дифференциал: г - планетарный меха­низм; д - однопарная гитара; 1 - ру­коятка; 2 - накидное зубчатое колесо; 3 - вытяжная шпонка; 4 - Т-образный вал; 5- поволок. 6 - крышка гитары; 7. 8- сменные зубчатые колеса

Гитара - это звено настройки кинематической цепи с помощью сменных зубчатых колес; применяется в различных ки­нематических цепях: коробок скоростей, подач, обкатки в диф­ференциальных цепях станков различных типов, особенно в серийном и массовом производствах. В большинстве случаев для получения заданных передаточных отношений применяют либо двухпарную гитару (две пары сменных зубчатых колес), либо однопарную (рисунок 3.11, д); трехпарные гитары используют­ся крайне редко, когда необходимы малые передаточные отно­шения или требуется высокая точность их настройки. Однопарные гитары не дают высокой точности подбора заданного пере­даточного отношения, так как обычно в наборе очень мало смен­ных колес (8... 10 шт.) и, кроме того, конструкция гитары такова, что расстояние между осями сменных колес В = const. При под­боре двух сменных зубчатых колес z 1 и z 2 необходимо удовлет­ворять условию их сцепляемости

В = m(z, + z 2 )/2, (1)

где т - модуль зубчатых колес.

Коробки передач с бесступенчатым регулированием не обеспе­чивают точных передаточных отношений, поэтому их применяют лишь в тех случаях, когда подачи определяются режимами резания.