Металлорежущий станок
Металлоре́жущий стано́к — станок, предназначенный для размерной обработки металлических заготовок путем снятия материала механическим способом.
Содержание
История металлорежущих станков
Классификация металлорежущих станков
Станки классифицируются по множеству признаков.
По виду обработки в СССР была принята следующая классификация, которая продолжает действовать в России. В соответствии с ней металлорежущие станки разделяются на следующие группы и типы:
Формообразующие движения
Для осуществления процесса резания на металлорежущих станках необходимо обеспечить взаимосвязь формообразующих движений.
У металлорежущего станка имеется привод (механический, гидравлический, пневматический), с помощью которого обеспечивается передача движения рабочим органам: шпинделю, суппорту и т. п. Комплекс этих движений называется формообразующими движениями. Их классифицируют на два вида:
1) Основные движения (рабочие), которые предназначены непосредственно для осуществления процесса резания:
а) Главное движение Dг — осуществляется с максимальной скоростью. Может передаваться как заготовке (например в токарных станках) так и инструменту (напр. в сверлильных, шлифовальных, фрезерных станках). Характер движения: вращательный или поступательный. Характеризуется скоростью — v (м/с).
б) Движение подачи Ds — осуществляется с меньшей скоростью и так же может передаваться и заготовке и инструменту. Характер движения: вращательный, круговой, поступательный, прерывистый. Виды подач:
2) Вспомогательные движения — способствуют осуществлению процесса резания, но не участвуют в нём непосредственно. Виды вспомогательных движений:
Разновидности металлорежущих станков
Металлорежущие станки представляют собой обширную группу промышленного оборудования для обработки металлических заготовок. Помимо работы с металлом, они подходят для разрезания металла, пластика, других материалов. Из-за многообразия установок, их разделяют по разным факторам в отдельные группы.
Металлорежущий станок для обработки заготовок
Общая классификация
Классификация металлорежущих станков осуществляется по разным факторам. Это разделения по весу, габаритам, типу, классу точности, степени автоматизации, универсальности. О каждой их групп нужно поговорить более подробно.
Классификация по типам
По типу оборудования выделяется 9 видов установок:
Классификация по универсальности
Отдельное разделение металлорежущих станков — по их универсальности. Выделяется две группы:
Для более качественного выполнения технологических операций лучше купить несколько станков узконаправленного профиля.
Классификация по степени точности
По точности металлорежущие машины бывают нескольких видов, каждый из которых имеет свою маркировку:
Чтобы использовать агрегаты с маркировкой В, А, С, требуется заранее подготовить помещение. В нем должен поддерживаться постоянный температурный режим, уровень влажности.
Классификация по степени автоматизации
По степени автоматизации выделяют такие типы металлорежущих станков:
Станки с ЧПУ постепенно вытесняют другие установки, благодаря высокой точности обработки, повышенной производительности.
Металлорежущий автоматический станок
Классификация по массе
Промышленные металлорежущие машины разделяются по массе. Выделяют:
Обозначения указываются в техническом паспорте.
Маркировка станков
Краткие обозначения, состоящие из букв и цифр, указывают на разные технические характеристики, предназначение, производителя агрегатов. Маркировки делятся на две группы:
После таких маркировок могут добавлять отдельные обозначения, которые указывают на технические характеристики. Более точную расшифровку можно найти в таблицах, присутствующих в интернете.
Уровни автоматизации
Ручные установки уступают место оборудованию с ЧПУ. Эта система автоматизации представляет собой несколько связанных между собой элементов:
У оператора должен быть практический опыт настройки, ремонта подобных систем.
Металлорежущий станок с ЧПУ
Конструкция станков
Почти все оборудование, которое используется для работы с металлическими деталями, похоже по конструкции. Выделяется две больших группы по движению рабочих частей:
Существуют элементы, которые характерны для любых металлорежущих машин:
Остальные элементы могут изменяться зависимо от типа оборудования.
Принципы выбора
При выборе металлорежущего станка нужно учитывать некоторые факторы:
Преимущества и недостатки
У металлорежущего оборудование есть ряд сильных, слабых сторон. Преимущества:
Важно внимательно следить за рабочим процессом, чтобы снизить риск получения травмы, браковки детали.
Точность резки металла
Производители и стоимость
Среди производителей металлорежущих станков выделяют:
Цена зависит от типа, размера, производительности, наличия дополнительных функций, системы управления. Стоимость стандартного промышленного металлорежущего оборудования начинается от 500 000 рублей.
Эксплуатация
Чтобы безопасно эксплуатировать металлорежущий станок, нужно соблюдать правила безопасности, учитывать некоторые особенности:
Нельзя работать на машинах, которые издают посторонние шумы, с отсутствующими креплениями, оголенными проводами.
Металлорежущие станки объединяют в себя различные установок, которые используются для обработки металла. Они разделяются по разным факторам, имеют определенную маркировку. Научившись читать цифры с буквами, указанными на корпусе оборудования, можно узнавать много информации без прочтения описания или технического паспорта.
Виды металлообрабатывающих станков
В условиях производства применяются разные металлообрабатывающие станки. Они используются для изготовления и обработки металлических заготовок. Существуют универсальные и специализированные модели. Чтобы разбираться в оборудовании для обработки металла, нужно знать разновидности и принцип работы металлообрабатывающих аппаратов.
Металлообрабатывающий станок
Виды металлообрабатывающих станков
Оборудование, использующееся в обрабатывающей промышленности и металлообработке, имеет множество разновидностей. От вида станка зависит его конструкция, способ управления и оснастка. По функционалу промышленное оборудование можно разделить на две большие группы:
Классификация оборудования для обработки металла по типам:
Промышленные станки оборудуются системой ЧПУ. С их помощью можно задать определённую программу, по которой будут работать ключевые узлы станка без дальнейшего вмешательства человека. Однако доверять настройку программы можно только опытным операторам.
В отдельную группу выделяют оборудование для нарезания наружной и внутренней резьбы. Также можно выделить домашние и производственные аппараты. Первые предназначены для небольших мастерских и гаража, вторые для серийного производства определённых деталей. Остальные группы оборудования для металлообработки будут описаны ниже.
Передовые методы металлообработки
Промышленное оборудование постоянно совершенствуется. Какие функции улучшаются:
Самой частой операцией, при которой применяются станки для металлообработки, является резка.
Газовая резка металла
Оборудование для газовой резки применяется давно. Оно полностью автоматизировано и требует минимум усилий для управления. Система ЧПУ позволяет выполнять ровные резы металлических заготовок, что было проблемно при наличии человеческого фактора.
Плюсы газовой резки:
Газовое оборудование устанавливается на больших предприятиях и в частных мастерских.
Газовая резка металла
Плазменные для резки
Принцип работы плазменных аппаратов заключается в том, что разрезание заготовки или листа происходит с помощью струи плазмы. Такие металлообрабатывающие станки обладают высокой точностью реза и производительностью.
Лазерная обработка
Лазерные станки для обработки металла популярны в частных мастерских и на производстве. Лазерная головка передвигается по направляющим и разрезает заготовки на размеченные части. Лазерным лучом можно выполнять гравировку. Такие станки обладают высокой точностью. С их помощью обрабатывают однородные металлы и мягкие сплавы.
Шлифовальные
Шлифовальные станки предназначены для финишной обработки металлических поверхностей. В зависимости от необходимой толщины съёма, выбирается фракция абразивных кругов или наждачных лент. На одной машине может закрепляться больше одного абразивного круга или ленты.
Токарные
К токарной группе относятся конструкции, которые используются для создания деталей сложной формы. Рабочей частью выступает вращающийся шпиндель, в который закрепляется заготовка. Чтобы обработать заготовку, необходимо закрепить определённые резцы в суппорте и подвести к ним детали. Острые грани срезают слой металла под действием вращения. Могут использоваться для сверления, нарезания резьбы внутри и снаружи заготовок, зенкерования, расточки отверстий.
Сверлильные
Сверлильные станки — это устройства с неподвижной станиной, на которой в вертикальном положении закрепляется один или несколько шпинделей. На них можно выполнять сверление, зенкеровку, нарезание внутренней резьбы. С помощью метчиков можно растачивать отверстия в заготовках.
Сверлильный станок
Гидроабразивные и электроэрозионные
Это оборудование, используемое для разрезания металлических листов любой толщины. Принцип работы заключается в том, что металл разрезается с помощью тонкой водяной струи, которая воздействует на него под большим давлением. Недостаток этого метода — низкая скорость. Однако она компенсируется высокой точностью реза.
Портальные машины газовой резки металла
Оборудование предназначено для производства. Связано это с возможностью расположить на рабочей поверхности большие металлические листы. Их размеры могут достигать 3×12 метров. Плюсы и минусы у таких станков точно такие же, как у обычной газовой резки.
Маркировка
Маркировка станков разработана для того чтобы специалисты могли определить тип оборудования по выбитому номеру на корпусе. В маркировке присутствуют цифры и буквы:
Буквами обозначаются особенности оборудования и наличие дополнительных функций.
Уровни автоматизации
По уровню автоматизации металлообрабатывающие станки делятся на такие типы:
Самыми популярными считаются машины, оборудованные системами ЧПУ. Числовое программное управление состоит из нескольких ключевых элементов:
Чтобы оператор видел какую программу он задаёт, в системе ЧПУ присутствует экран. На нём отображаются алгоритмы, размеры обрабатываемой заготовки, возможные ошибки и погрешности.
Автоматизация металлообработки
Конструкция
Конструкция станков для металлообработки представляет собой связь нескольких ключевых деталей и механизмов. Основные рабочие элементы оборудования:
Помимо ключевых узлов выделяют направляющие, защитные щитки, суппорта, подвижные бабки и другие дополнительные элементы. Нельзя забывать про системы охлаждения. Они могут быть воздушными и жидкостными. Используются на промышленном оборудовании при больших нагрузках. На устройствах с ЧПУ устанавливаются дополнительные электродвигатели, которые отвечают за подвижность рабочей части оборудования по направляющим.
В продаже присутствуют разные виды металлообрабатывающих станков. Они различаются по конструкции, функциональности, предназначению, габаритам, системам контроля. При выборе производственной машины следует учитывать эти особенности. Для серийного производства выбирают износоустойчивые конструкции. В гараж или мастерскую подойдёт менее производительное оборудование.
Понятие и классификация металлорежущих станков
Металлорежущие станки являются основным видом промышленного оборудования для размерной обработки заготовок. В следствие быстрого развития вычислительной техники за последнее время конструкции станков существенно изменились.
Понятие металлорежущего станка
Дадим определение термина «металлорежущий станок»:
Металлорежущий станок – технологическая машина, которая предназначена для обработки металлических заготовок посредством снятия материала механическим способом (резания), в результате чего обеспечивается заданная форма и размеры заготовки.
Процесс обработки на станках осуществляется с помощью движений формообразования, в которых участвуют инструмент и заготовка. Движения формообразования могут быть движениями резания и движениями подачи. Эти движения в процессе резания образуют на заготовке заданные поверхности.
В основном, этот процесс обработки производится посредством снятия стружки с помощью режущего инструмента (лезвийного или абразивного). Однако существуют особые методы обработки: электрохимические, электрофизические, поверхностным пластическим деформированием, оптическим лазерным лучом, а также операции по измерению или контролю обрабатываемых деталей, а также с их сборкой.
Для лучшего понимания вопроса дадим определения терминам «заготовка» и «деталь»:
Заготовка – это предмет труда, из которого путем изменения размеров, формы и свойств поверхности изготавливают деталь.
Деталь – это продукт труда (изделие), который предназначен для использования на предприятии в основном или вспомогательном производстве.
Основная классификация металлорежущих станков
Основная классификация, которая предложена Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС), является цифровой и предполагает разделение металлорежущих станков на 9 групп по технологическому признаку (по виду обработки и применяемому режущему инструменту). Каждую группу подразделяют на типы (подгруппы), а каждый тип – на типоразмеры.
Группы станков определяют по технологическому назначению станка (токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные и т.д.), типы станков – по расположению рабочих органов (внутришлифовальные, бесцентрово-шлифовальные), по числу основных рабочих органов (многошпиндельные, одношпиндельные), по степени автоматизации (автоматы, полуавтоматы).
Таблица классификации металлорежущих станков
Нумерация металлорежущих станков
Исходя из выше представленной классификации, моделям станков присваивают условное обозначение (индекс или шифр), состоящее из сочетания нескольких цифр и букв:
Другие типы классификации металлорежущих станков
Станки классифицируют по многим признакам. Рассмотрим основные из них.
По классу точности металлорежущие станки могут быть:
По степени универсальности металлорежущие станки бывают:
По уровню автоматизации металлорежущие станки делят на:
По массе металлорежущие станки принято подразделять на:
Компания «СДТ» предлагает купить металлообрабатывающие станки по лучшим ценам в весьма широком ассортименте, для использования во всех сферах металлообрабатывающего производства. Ознакомиться с ним можно в нашем каталоге металлообрабатывающих станков.
Металлорежущие станки — виды, принцип работы, устройство станков
1. Классификация металлорежущих станков
Металлорежущий станок – машина для обработки резанием металлических и др. материалов, полуфабрикатов или заготовок с целью получения из них изделий путём снятия стружки металлорежущим инструментом.
Все металлорежущие станки классифицируются по определенным признакам, зависящим от рода технологического процесса, режущего инструмента, компоновки станка.
Металлорежущие станки подразделяются на 9 групп (рисунок 1).
Рисунок 1 – Классификация станков по методу обработки
Каждая группа станков делится на типы. Так например, токарные станки бывают специализированные, одношпиндельные, многошпиндельные, револьверные, лобовые, многорезцовые, карусельные и т.д.
Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикальные), кинематикой, т.е. совокупностью звеньев, передающих движение, конструкцией, системой управления, размерами и точностью обработки (рисунок 2).
Рисунок 2 – Основные виды фрезерных станков
При этом, например, если рассматривать операцию зубофрезерную, то для этой операции можно выбрать станки 5-й группы, но это будет зубофрезерный станок, а фрезерные станки расположены в 6-й группе. То есть четкого разграничения между группами нет, тем более появляются новые станки, реализирующие ранее неиспользуемые методы обработки.
Согласно стандартов, оборудование имеет основные размеры, характерные для станков каждого типа. Так, например, для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки (рисунок 3), для фрезерных станков — длина и ширина стола, на который устанавливаются заготовки или приспособления, для поперечно- строгальных станков — наибольший ход ползуна с резцом.
Рисунок 3 – Наибольший диаметр заготовки для токарных станков
Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, кинематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавливаемого изделия от 80 мм до 12,5 м.
Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр — номер, состоящий из нескольких цифр и букв. На рисунке 4 показан пример обозначения токарного станка с ЧПУ (числовое программное управление).
Рисунок 4 – Обозначение токарного станка с ЧПУ
Первая цифра означает группу станка, вторая – его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20Ф3 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модернизацию основной базовой модели станка.
Выделяют станки-автоматы и полуавтоматы. Автоматом называют станок, в котором после наладки все движения, необходимые для выполнения цикла обработки, в том числе загрузка заготовок и выгрузка готовых деталей, осуществляется автоматически, т.е. выполняется механизмами станка без участия оператора.
Цикл работы полуавтомата выполняется также автоматически, за исключением загрузки-выгрузки, которые производит оператор, он же осуществляет пуск полуавтомата после загрузки каждой заготовки.
С целью комплексной автоматизации для крупносерийного и массового производства создают автоматические линии и комплексы, объединяющие различные автоматы, а для мелкосерийного производства – гибкие производственные модули (ГПМ). Пример ГПМ приведен на рисунке 5.
Автоматизация мелкосерийного производства деталей достигается созданием станков с программным управлением (цикловым), в обозначение моделей вводится буква Ц (или числовым буква Ф).
Цифра после буквы Ф обозначает особенность системы управления:
Станки с ЧПУ постепенно вытесняют другие установки, благодаря высокой точности обработки, повышенной производительности и соответственно сравнительно быстрой окупаемости.
Рисунок 5 – Пример гибкого производственного модуля
Кроме того, металлорежущие станки делятся по степени универсальности, по степени автоматизации и классу точности. Классификация станков представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Классификация станков
2. Основные узлы и механизмы металлорежущих станков
Рассмотрим основные узлы и механизмы металлорежущих станков на примере токарного станка. Общий вид токарного станка показан на рисунке 7.
Рисунок 7 – Общий вид станка
Основные узлы станка показаны на рисунке 8.
Рисунок 8 – Основные узлы станка
Станина станка чаще всего изготавливается из чугуна, является основой для навесного оборудования, показана на рисунке 9.
Рисунок 9 – Станина станка
Требуемое взаимное расположение узлов станка и возможность относительного перемещения инструмента и заготовки обеспечивают направляющие (рисунок 10).
Рисунок 10 – Регулировочные элементы с продольным (а) и поперечным (б) клином, с поджимной (в) и накладной пригоняемой (г) планкой
По назначению и конструктивному исполнению направляющие можно классифицировать по следующим признакам:
Наибольшее распространение в станках получили направляющие скольжения и качения. Направляющие скольжения (рисунок 11) обычно изготовляют из серого чугуна. Чугун используется в тех случаях, когда направляющие выполняются как одно целое со станиной или подвижным узлом.
Рисунок 11 – Основные формы поперечных сечений направляющих скольжения: а – плоская; б – призматическая; в – в форме ласточкина хвоста; г – цилиндрическая
По виду трения скольжения различают следующие направляющие:
В станках широко применяют направляющие качения с использованием в них шариков и роликов как промежуточных тел качения. Достоинством направляющих качения является малое трение, независящее 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.
Передняя бабка, чаще всего называется шпиндельная бабка (рисунок 12), так как основным узлом ее является шпиндель (рисунок 13). В шпинделе фиксируются патроны, различные оправки в которые устанавливаются и закрепляются обрабатываемые детали. Кроме того, здесь же расположены коробка скоростей, шкив и подшипники.
Рисунок 12 – Передняя бабка
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.
Рисунок 13 – Шпиндель
Задняя бабка состоит из нижней плиты и держателя пиноли. В заднюю бабку может устанавливаться инструмент или приспособление (рисунок 14). Чаще всего заднюю бабку используют при обработке длинных деталей, поджимая конусом торец детали. Направляющие, по которым перемещается задняя бабка должны быть чистыми и смазанными.
Рисунок 14 – Задняя бабка
Суппорт – узел станка, в который устанавливается режущий инструмент и который позволяет перемещать его в продольном, поперечном и наклонном направлении. Каретка обеспечивает продольное движение по салазкам, верхняя часть суппорта обеспечивает поперечное движение. В верхней части суппорта устанавливаются резцедержатели (рисунок 15).
Рисунок 15 – Суппорт станка
Фартук. Для обеспечения продольного и поперечного движения суппорта разработаны передачи, расположенные в фартуке (рисунок 16). С помощью этих передач осуществляется преобразование вращательного движения ходового винта в поступательное движение суппорта.
Рисунок 16 – Фартук станка: 1 – маховик ручной подачи, 2 – ходовой валик, 3 – кнопка включения механической подачи от ходового валика, 4 – зубчатое колесо, 5 – реечная шестерня, 6 – зубчатое колесо, 7 – зубчатая рейка, 8 – зубчатое колесо, 9 – червяк, 10 – разьемная гайка, 11 – ходовой винт, 12 – рукоятка включения механической подачи от ходового винта при нарезании резьбы, 13 – рукоятка включения механической подачи
Все узлы и механизмы оборудования должны содержаться в исправном состоянии, то есть все трущиеся детали должны быть чистыми и смазаны соотвествующей смазкой. Это задача службы эксплуатации оборудования, но и обслуживающий персонал также должен следить за состоянием оборудования, например следить за своевременной заменой фильтров, смазочно-охлаждающей жидкости, и даже в зависимости от наработанных моточасов следить за своемременной заменой масла в гидросистеме станка.
3. Принципы работы оборудования
Для изменения частоты вращения от ведущего звена к ведомому применяют ременные, зубчатые и червячные передачи. Отношение частоты вращения ведомого nвд к частоте вращения ведущего nвщ звена называется передаточным отношением.
Цепная передача, как и ременная, применяется для передачи вращения между валами, удаленными друг от друга. Эти передачи используются в металлорежущих станках и транспортерах (рисунок 17).
Рисунок 17 – Общий вид ременной и цепной передачи: а) ременная; б) цепная
Зубчатая передача – механизм, который с помощью зубчатого зацепления передает и преобразует движение (без проскальзывания) с изменением угловых скоростей и моментов (рисунок 18).
Рисунок 18 – Зубчатая передача
Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса (рисунок 19). Передаточные отношения червячной передачи рассчитываются по формуле:
(1)
Рисунок 19 – Червячная передача
Преимуществами червячной передачи являются компактность, бесшумность, плавность хода, возможность большого редуцирования, к недостаткам передач относится малый КПД (коэффициент полезного действия).
Передачи поступательного движения.
Эти передачи служат для преобразования вращательного движения в прямолинейное поступательное движение 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 (рисунок 20).
Рисунок 20 – Реечная передача в станке
Винтовая передача 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 (рисунок 21).
Рисунок 21 – Винтовая передача
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.
Перемещения исполнительных механизмов оборудования показываются в кинематических схемах. Рассмотрим кинематическую схему токарного станка 1К62, которая показана на рисунке 22.
Рисунок 22 – Кинематическая схема станка
Кинематическая цепь привода главного движения.
Эта цепь обеспечивает передачу вращения от электродвигателя M1 шпинделю VI с возможностью включения разных частот его вращения. Шпиндель станка может иметь правое и левое направление вращения. При правом направлении вращения шпинделя муфта МФ1 будет включена влево.
Передняя бабка условно разделена на несколько частей (см. кинематическую схему, рисунок 22):
Привод подач включает в себя следующие цепи и узлы (рисунок 23):
Рисунок 23 – Привод подач станка
Продольное перемещение суппорта осуществляется следующим образом (рисунок 24):
Рисунок 24 – Перемещения суппорта: 1 – рукоятка перемещения поперечных салазок; 2 – каретка продольного перемещения; 3 – винт механизма продольного перемещения; 4 – каретка поперечного перемещения; 5 – фиксирующий винт верхней каретки; 6 – верхняя каретка; 7 – резцедержатель; 8 – рукоятка резцедержателя; 9 – винтовой механизм верхней каретки; 10 – рукоятка перемещения верхней каретки
Общее уравнение кинематической цепи продольных подач определяется исходя из расчетного периода одного оборота шпинделя.
До червячной передачи фартука кинематическая цепь не отличается от предыдущей цепи. Далее через колеса 40/37 или 40/45×45/37 включением муфт МФ10 или МФ11 и через передачи 40/61×61/20 вращается винт поперечной подачи суппорта. Шаг резьбы винта 5 мм, резьба левая. Уравнение кинематической цепи аналогичное, как и для продольных подач.
Величины подач в 2 раза меньше соответствующих величин продольных и составляют от 0,035 до 2,08 мм/об.
Ручное продольное перемещение суппорта. Маховиком на валу XIX через передачу вращается реечное колесо z=10. За один оборот маховика суппорт переместится на заданную величину.
Шпиндель установлен на двух опорах качения (рисунок 25). Передняя опора представляет собой регулируемый двухрядный роликовый подшипник с внутренним коническим кольцом. Подшипник регулируют затягиванием гайки (стопора), которая нажимает на внутреннее кольцо подшипника. Кольцо при этом надвигается на коническую шейку шпинделя и разжимается; таким образом уменьшается зазор между кольцами и роликами, образовавшийся в результате износа. Задняя опора шпинделя состоит из двух радиально-упорных подшипников, которые регулируют только при текущем осмотре станка.
Рисунок 25 – Крепление шпинделя
В конструкции токарного станка 1К62 для установки шпинделя предусмотрены специальные подшипники, благодаря чему обеспечиваются требуемая жесткость и высокая точность обработки заготовок. По ГОСТу 8 токарный станок 1К62 относится к классу точности П.
Передний конец шпинделя выполнен по ГОСТ 12593 (Концы шпинделей фланцевые под поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств) (DIN 55027, ИСО 702-3) под поворотную шайбу, с центрирующим коротким конусом 1:4 (7°7′30″).
Конструкция задней бабки токарного станка позволяет осуществлять поперечное ее смещение, благодаря чему на станке может осуществляться обработка пологих конусов (рисунок 26). Есть возможность соединения задней бабки с нижней частью суппорта с помощью специального замка, что иногда требуется при сверлении задней балкой и использовании механического перемещения балки от суппорта.
Рисунок 26 – Обработка конусов с помощью смещения задней бабки Продольное перемещение каретки станка 1К62Б может быть
ограничено специальным упором, устанавливаемым на передней полке станины. Таким образом, при установленном упоре, скорость движения суппорта не может превышать 250 мм/мин.
4. Требования к оборудованию и критерии их качества
Надёжность является одной из основных характеристик качества металлорежущих станков и станочных систем, так же, как и многих других машин и технических устройств.
Надёжность характеризует свойство данного изделия сохранять требуемые показатели качества в течение всего периода эксплуатации.
Для оборудования особое значение имеет обеспечение его технологической надёжности, которая непосредственно связана с качеством в первую очередь с точностью, выпускаемой продукции. Поэтому надёжность станков следует рассматривать как надёжность машины, когда оцениваются все виды отказов, и как надёжность компонента технологической системы, когда учитываются лишь те отказы, которые связаны с качеством выпускаемой продукции.
Основными источниками отказов станка и станочных комплексов являются собственно станок (его механика и гидросистемы), электрические – электронные системы и система управления ЧПУ. Для механических узлов по сравнению с электротехническими и электронными устройствами характерно меньшее число отказов, но большая продолжительность устранения их последствий.
Период эксплуатации станка связан в основном с экономическими факторами, которые обусловливают предельное состояние объекта. Эксплуатация включает работу объекта (основной период), а также периоды простоев транспортирования, хранения, ремонта и технического обслуживания, переналадки, монтажа.
Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.
Продолжительность эксплуатации станков связана как с их моральным (появление более эффективных моделей), так и с физическим (возрастание затрат на их эксплуатацию и ремонт) изнашиванием. Для современных станков средних размеров это обычно 8…10 лет эксплуатации и для более сложных и тяжёлых станков 15…20 лет и выше. Конкретный срок службы до снятия с эксплуатации для каждого станка устанавливают на основании экономических расчётов.
Критерии работоспособности являются условиями, которые должны соблюдаться при конструировании и эксплуатации, чтобы детали, узлы и станок в целом выполняли своё назначение.
К таким критериям относится:
На рисунке 27 даны определения данных критериев.
Рисунок 27 – Определения критериев качества оборудования
Начальная точность зависит от правильного назначения допусков в чертежах и соблюдения их в процессе изготовления.
Начальная точность станка в целом характеризуется исходными геометрическими и кинематическими погрешностями.
Жёсткость является способностью системы сопротивляться упругому деформированию (изменению размеров) под действием нагрузки.
Жёсткость зависит от:
Однако больше всего снижают жёсткость контактные деформации, возникающие в станках, то есть в поверхностных слоях соприкасающихся деталей.
Виброустойчивость – свойство станка противодействовать возникновению или усилению колебаний (вибраций). Колебания могут передаваться на станок из вне или возникать непосредственно в станке.
В станке источниками колебаний могут быть:
Прочность – способность деталей сопротивляться их разрушению (поломкам), а также возникновению остаточных деформаций под действием сил. Прочность зависит от:
Обычно рассматривают две категории прочности:
На статическую прочность рассчитывают детали, находящиеся под действием постоянных или медленно меняющихся нагрузок, например, болты, шпонки, кронштейны, медленно вращающиеся валы и зубчатые колеса и т.п.
Рассмотрим более подробно основные требования к оборудованию (рисунок 28).
Рисунок 28 – Требования к машинам и критерий их качества
Технологичность – изготовление изделия при минимальных затратах труда, времени и средств при полном соответствии своему назначению. Технологичность деталей обеспечивается: формой их простейших поверхностей (цилиндрической, конической и др.), удобной для обработки механическими и физическими методами; применением материалов, пригодных для безотходной обработки (давлением, литьём, сваркой и т.п.), и ресурсосберегающей технологии; стандартной системой допусков и посадок и другими средствами, и методами.
Экономичность – минимальная стоимость производства и эксплуатации. Экономичность деталей и узлов достигается оптимизацией их формы и размеров из условия минимума материалоёмкости, энергоёмкости и трудоёмкости производства, за счёт максимального коэффициента полезного действия в эксплуатации при высокой надёжности; высокой специализацией производства и т.д. При оценке экономичности учитывают затраты на проектирование, изготовление, эксплуатацию и ремонт.
Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции. Работоспособность деталей и машин определяется как свойство выполнять свои функции с заданными показателями.
Надёжность – свойство объекта сохранять во времени способность к выполнению заданных функций (ГОСТ 002).
Производительность – объём работы (продукции, информации), выполняемой в единицу времени.
Мощность – скорость преобразования энергии.
Коэффициент полезного действия – доля дошедшей до потребителя энергии (мощности).
Габариты – предельные размеры.
Материалоёмкость – количество конструкционного материала машины, обычно отнесённого к единице мощности.
Энергоёмкость – расход топлива или электричества отнесённый к объёму работы (пройдённому расстоянию, произведённой продукции).
Точность – способность максимально соответствовать заданному положению (скорости и т.п.).
Плавность хода – минимальные ускорения при работе машины. Условия нормальной работы деталей и машин. Успешная работа деталей и машин заключается в обеспечении работоспособности и надёжности.
