ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 278
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Специальные станки используются для обработки заготовок одного типоразмера в условиях массового производства.
По степени автоматизации различают простые (неавтомати- зированные) станки, полуавтоматы и автоматы. На простых станках механизированы только рабочие движения, сообщаемые режущему инструменту и обрабатываемой заготовке. Все остальные движения
(установка заготовки, подвод инструмента, изменение режима реза-
60 ния и др.) выполняются рабочим вручную. Применяют в единичном, мелкосерийном и серийном производствах. В полуавтоматах ав- томатизированы все движения, составляющие цикл обработки, кро- ме установки заготовки и снятия детали. Автоматами называются станки, на которых весь цикл обработки, включая установку заго- товки и снятие детали, осуществляется автоматически. Рабочий лишь периодически загружает в станок партии заготовок и контро- лирует размеры и качество поверхности обрабатываемых деталей.
Станки автоматы и полуавтоматы могут иметь механическое или
гидравлическое управление, они требуют трудоемкой переналадки, применяются только в условиях крупносерийного или массового производства. Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) легки в переналадке, могут применяться в производстве любой се- рийности.
По степени точности станки делят на пять классов: нормаль- ной Н, повышенной П, высокой В, особо высокой А точности и осо- бо точные С (мастер-станки). Большинство универсальных станков относится к классу Н. Станки классов В, А и С работают в специ- альных термоконстантных помещениях, в которых поддерживаются постоянные температура и влажность.
По массе станки делят на легкие (до 1 тонны), средние (до 10 тонн) и тяжелые (свыше 10 тонн). В свою очередь тяжелые станки делятся на крупные (до 30 тонн), собственно тяжелые (до 100 тонн) и особо тяжелые или уникальные (свыше 100 т).
Обозначение станков состоит из трех-четырех цифр, первая из которых указывает группу, вторая – тип, третья и четвертая – один из главных размеров. Буква после первой или второй цифры указы- вает на модернизацию (конструктивное улучшение) базовой модели станка, причем станок тем более модернизирован, чем дальше эта буква от начала алфавита. Буква или буквы в конце индекса обозна- чают модификацию (видоизменение) базовой модели станка. На- пример, для указания класса точности станка после цифр индекса вводится соответствующая буква (кроме класса Н). В моделях стан- ков с ЧПУ в конце индекса вводят букву Ф с цифрой, означающей принятую систему управления: Ф1 – с цифровой индикацией и предварительным набором координат, Ф2 – с позиционной системой управления, Ф3 – с контурной системой управления, Ф4 – с универ- сальной системой для позиционной и контурной обработки.
Примеры. Модель 16К20ПФ3 расшифровывается следующим
61 образом: станок токарно-винторезный с высотой центров над стани- ной (половина наибольшего диаметра обработки) 200 мм, очередной модернизации (К) базовой модели 1620, повышенной точности (П), с контурной системой программного управления (Ф3). Модель 2Н125
– станок вертикально-сверлильный с наибольшим условным диа- метром сверления 25 мм, модернизации Н базовой модели 2125.
Модель 6Т80Ш – станок горизонтально-фрезерный, со столом с раз- мерами 200*600 мм - №0 (третья цифра), модернизации Т базовой модели 680, широкоуниверсальный (Ш).
4.1.2. Движения в станках
Любая деталь – это замкнутое пространство, ограниченное ре- альными геометрическими поверхностями, которые образованы в результате обработки тем или иным способом (литьем, штамповкой, резанием и др.). При этом, какой бы способ обработки ни был при- менен, реальные поверхности детали всегда отличаются от идеаль- ных геометрических поверхностей, которыми мы мысленно опери- руем при конструировании. Поверхности, полученные на металло- режущих станках резанием, отличаются от идеальных погрешностя- ми формы, размеров, наличием шероховатости.
Любую поверхность можно представить как след движения од- ной линии (образующей) по другой (направляющей). Обе эти линии называют производящими. Например, круговая цилиндрическая по- верхность может быть представлена как след движения прямой ли- нии по окружности или след движения окружности по прямой.
Боковую поверхность зуба прямозубого цилиндрического коле- са можно рассматривать как след движения эвольвенты вдоль пря- мой линии или след движения прямой по эвольвенте. Таким обра- зом, с геометрической точки зрения процесс образования поверхно- сти сводится к осуществлению движения одной производящей ли- нии по другой. На станках производящие линии образуются режу- щими кромками инструмента за счет согласованных относительных движений заготовки и инструмента.
В процессе работы станка его подвижные органы совершают реальные движения, которые делятся на рабочие или формообра- зующие, установочные, делительные, вспомогательные и движения управления.
Рабочиминазываются взаимосогласованные движения режу-
62 щего инструмента и обрабатываемой заготовки, непосредственно связанные с процессом резания. Эти движения являются формообра- зующими, т.е. определяющими форму обработанной детали. Они сообщаются инструменту и заготовке исполнительными (рабочими) органами станка – шпинделем, суппортом, столом. В зависимости от формы производящей линии и метода ее образования движения формообразования могут быть простыми и сложными. К простым относят вращательное и прямолинейное. Сложные обычно пред- ставляют различные комбинации простых. Рабочие движения делят- ся на главное движение и движение подачи.
Главное движение(движение резания) обеспечивает отделение стружки от заготовки. Оно осуществляется с наибольшей скоро- стью, со значительным усилием, превосходящим сопротивление об- рабатываемого материала резанию, и на него затрачивается основная часть мощности привода станка. В зависимости от вида обработки главное движение может быть либо вращательным (в большинстве случаев), либо прямолинейным возвратно-поступательным и может осуществляться либо инструментом, либо заготовкой. Вращательное главное движение характеризуется частотой вращения заготовки
(токарные станки) или инструмента (сверлильные, расточные, фре- зерные, шлифовальные станки), мин
-1
n=1000v/(
D) [мин
-1
], где v – скорость резания, м/мин; D – диаметр заготовки или инстру- мента, мм.
У строгальных, долбежных и протяжных станков главным яв- ляется прямолинейное возвратно-поступательное движение, харак- теризуемое частотой двойных ходов, мин
-1
)
1
(
2
K
L
K
v
n
p
x
, где K= v
x
/v
p
; v
p
, v
x
– скорости соответственно рабочего и холостого ходов; L – длина хода инструмента (стола), м, определяемая длиной обрабатываемой детали.
Движение подачи позволяет подводить под режущую кромку инструмента все новые участки поверхности заготовки и тем самым
63 распространить процесс резания на всю обрабатываемую поверх- ность. В большинстве случаев подача осуществляется прямолиней- но, однако применяется подача вращательным движением (круговая подача), а при обработке на станках с ЧПУ подача может осуществ- ляться по заданной траектории. Движение подачи может совершать либо инструмент (токарные, сверлильные, продольно-строгальные станки), либо заготовка (фрезерные, поперечно-строгальные стан- ки). Подача характеризуется величиной перемещения инструмента за один оборот заготовки (токарные станки) или инструмента (свер- лильные и расточные станки), либо перемещением заготовки за один двойной ход инструмента или перемещением инструмента за один двойной ход заготовки. Подача задается соответственно в милли- метрах на 1 оборот или в миллиметрах на двойной ход. На фрезер- ном станке устанавливается минутная подача S
M
= S
Z
Zn, где S
Z
– по- дача на один зуб фрезы, мм/зуб; Z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы, мин
-1
Перед началом обработки исполнительные органы станков осуществляют установочные движения, необходимые для приведе- ния инструмента и заготовки в исходное для обработки положение.
В случае необходимости получения на заготовке равномерно расположенных одинаковых поверхностей на станке осуществляют- ся делительные движения, которые могут быть периодическими
(изготовление зубчатого колеса) или непрерывными. Вспомога-
тельными называются движения, подготавливающие процесс реза- ния, но сами в нем не участвующие. К ним относятся движения, свя- занные с установкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента, его правкой, удалением стружки и т.п. Для обработки очередной заготовки исполнительные органы станка возвращают в исходное положение, производя одно или несколько холостых дви- жений, при которых резания не происходит. Сочетание рабочих и холостых движений образует периодически повторяющийся цикл работы станка.
Движениями управления осуществляется пуск и остановка станка, переключение скоростей и подач его исполнительных орга- нов, их реверсирование. Эти движения совершаются органами управления станка – муфтами, передвижными блоками зубчатых колес и т.д.
Установочные, делительные, вспомогательные движения и движения управления осуществляются вручную или автоматически.
64
Автоматизация этих движений является важнейшим резервом по- вышения производительности металлорежущих станков.
4.1.3. Структура металлорежущего станка
Основой любого станка являются его более или менее крупные корпусные детали. Они могут быть неподвижными и подвижными, и в конечном счете определяют контур станка. Эти базовые детали служат для создания требуемого пространственного размещения ис- полнительных органов – узлов, несущих режущий инструмент и об- рабатываемую заготовку, и обеспечивают точность их взаимного расположения и перемещения в процессе обработки. Совокупность базовых деталей образует несущую систему станка. К базовым де- талям относятся станины, стойки, траверсы, суппорты, планшайбы, ползуны и др. Базовые детали должны обладать высокой жесткостью и виброустойчивостью, сохранять заданную точность в течение всего срока эксплуатации станка, иметь минимальную массу.
Корпусные детали станков обычно представляют собой отливки достаточно сложной формы. Они имеют ребра жесткости, базовые по- верхности для крепления к другим деталям, направляющие для пере- мещения подвижных узлов.
Корпусные детали определяют пространственную компоновку станка. Компоновкой называют рациональное расположение основ- ных узлов станка по отношению к обрабатываемой заготовке и друг к другу. Компоновка станка должна обеспечивать его высокую же- сткость и виброустойчивость, удобство доступа к обрабатываемой заготовке и узлам станка при обслуживании и ремонте, минималь- ную материалоемкость, а также отвечать эргономическим и эстети- ческим требованиям. В процессе многолетней практики конструиро- вания, изготовления и эксплуатации м/р станков сформировались оптимальные компоновки основных типов станков, ставшие тради- ционными.
На рис. 4.1 приведены типовые компоновки верти- кально-сверлильного (а), универсального токарного (б), токарно- карусельного (в), горизонтально-фрезерного (г) и поперечно- строгального (д) станков. Координатные оси на компоновках пока- зывают направления возможных перемещений подвижных узлов станка. Принято, что ось Х всегда лежит в горизонтальной плоско- сти, а ось 2 параллельна оси шпинделя; при отсутствии шпинделя ось 7. перпендикулярна к плоскости стола (д). На компоновках стан-
65 ков показаны рабочие движения исполнительности органов: главное движение и - вращение шпинделя (а - г) и возвратно-поступательное движение (д); подачи (продольная, поперечная, вертикальная, гори- зонтальная) - непрерывные (а - г) и периодические {д).
Рис. 4.1. Типовые компоновки металлорежущих станков
Несмотря на большое число и разнообразие конструкций стан- ков, в их устройстве есть много общего. С точки зрения вы- полняемых функций практически все составные части станка можно свести к четырем основным группам: несущей системе, приводу, системе управления, вспомогательным устройствам (рис.4.2).
В несущую систему станка входят его опорные элементы и ис- полнительные органы.
Опорными элементами станка являются его неподвижные корпусные детали и узлы, служащие базой для размещения как его подвижных деталей и узлов, так и отдельных элементов и механиз- мов. Многие опорные элементы могут перемещаться в различные положения при наладке станка (на рис. 4.1 наладочные перемещения s
нал
), но во время обработки они неподвижно закрепляются. Для пе-
66 ремещения по ним подвижных деталей и узлов опорные элементы имеют направляющие.
Рис. 4.2. Структура металлорежущего станка
Основным опорным элементом любого станка является ста- нина, на которой монтируются остальные узлы и механизмы станка.
Станины могут быть горизонтальными (рис.4.1, б) и вертикальными.
Вертикальные станины (стойки 8) для повышения устойчивости станков опираются на плиту (основание) 1. Стойка сверлильного станка называется колонной 5. Ряд станков наряду с горизонтальной станиной имеет одну или две стойки.
У многих станков (радиально-сверлильных, токарно-кару- сельных, продольно-фрезерных, строгальных) имеется траверса (по- перечина) 11, которая может перемещаться по вертикальным на- правляющим станины или стойки (стоек). По горизонтальным на- правляющим траверсы перемещаются подвижные узлы станка. У тяжелых двухстоечных станков (например, токарно-карусельных) верхние концы стоек соединены неподвижной перекладиной 10, создающей жесткую рамную конструкцию - портал. Горизонтально- фрезерные станки для повышения жесткости оправки, несущей фре- зу, оснащаются хоботом 13.
67
Для размещения механизмов станков (коробок скоростей со шпинделем, коробок подач и т. п.) в тех случаях, когда они не рас- положены внутри станины или стойки, применяются бабки или го- ловки 4 (шпиндельные, шлифовальные и т.д.).
Исполнительными органами называются его подвижные де- тали и узлы, сообщающие режущему инструменту и обрабатывае- мой заготовке необходимые движения – рабочие, вспомогательные, установочные, делительные. У станков с вращательным главным движением наиболее важным исполнительным органом является
шпиндель 3 – вал, сообщающий вращение режущему инструменту или заготовке. Суппорт 7 служит для установки инструмента и со- общения ему движения подачи. Суппорт перемещается по направ- ляющим станины, стойки или траверсы. Стол 2 служит для сооб- щения закрепленной на нем заготовке движения подачи. У некото- рых типов станков столы в процессе обработки неподвижны. План-
шайба 9 представляет собой круглый стол, сообщающий непрерыв- ное вращение заготовкам на карусельных и др. станках. Обычно планшайба вращается относительно вертикальной оси. Ползун 14 служит для сообщения режущему инструменту возвратно- поступательного движения. Исполнительные органы станка приво- дятся в движение приводом, состоящим из источника движения – двигателя и передачи - механизма или среды, передающей движение от двигателя к исполнительным органам.
Система управления может быть ручной или автоматической.
Ручное управление осуществляется рабочим, обслуживающим ста- нок, с помощью рукояток, кнопок и т.д. Автоматическое управление осуществляется по заданной программе и может быть либо механи- ческим или гидравлическим (станки-автоматы и полуавтоматы), ли- бо электронным (станки с ЧПУ и многоцелевые).
Вспомогательные устройства обслуживают процесс обработ- ки: обеспечивают смазывание станка, охлаждение зоны резания, от- сос тумана и пыли, работу гидро- и пневмосистемы, автоматическую уборку стружки и т.д.
4.1.4. Передачи
Для сообщения движения исполнительным органам станка применяются разные передачи, чаще всего механические. Каждая такая передача (кинематическая пара) представляет собой простей-
68 ший механизм, состоящий из двух-трех отдельных деталей, содер- жит ведущее и ведомое звенья. Ведущее звено сообщает движение ведомому звену.
Механические передачи делятся на две группы: механизмы для передачи вращательного движения и механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное. По принципу действия передачи первой группы делятся на передачи трения (ременные) и передачи зацепления (цепные, зубчатые, червячные). В этих переда- чах движение передается от ведущего вала I к ведомому валу II. Ос- новным кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между звеньями, является передаточное отношение
i = n
2
/n
1
, где n
1
и n
2
– частота вращения соответственно ведущего и ведомого валов. Для ременной передачи i = (d
1
/d
2
)
, где d
1
/d
2
- диа- метры ведущего и ведомого шкивов, мм;
= 0,985 – коэффициент проскальзывания ремня. Для зубчатой и цепной передачи i = z
1
/z
2
, числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес или звездочек.
Для червячной передачи i = k/z, где k – число заходов червяка, z – число зубьев червячного колеса.
Червячная передача всегда понижающая, остальные могут быть понижающими (i < 1) или повышающими (i > 1).
Для передач второй группы (реечная и винт-гайка) основным кинематическим параметром является ход передач Н – величина по- ступательного перемещения ведомого звена за один полный оборот вращающегося ведущего звена, мм/ об.
Для анализа движения различных органов станков применяют- ся
По степени автоматизации различают простые (неавтомати- зированные) станки, полуавтоматы и автоматы. На простых станках механизированы только рабочие движения, сообщаемые режущему инструменту и обрабатываемой заготовке. Все остальные движения
(установка заготовки, подвод инструмента, изменение режима реза-
60 ния и др.) выполняются рабочим вручную. Применяют в единичном, мелкосерийном и серийном производствах. В полуавтоматах ав- томатизированы все движения, составляющие цикл обработки, кро- ме установки заготовки и снятия детали. Автоматами называются станки, на которых весь цикл обработки, включая установку заго- товки и снятие детали, осуществляется автоматически. Рабочий лишь периодически загружает в станок партии заготовок и контро- лирует размеры и качество поверхности обрабатываемых деталей.
Станки автоматы и полуавтоматы могут иметь механическое или
гидравлическое управление, они требуют трудоемкой переналадки, применяются только в условиях крупносерийного или массового производства. Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) легки в переналадке, могут применяться в производстве любой се- рийности.
По степени точности станки делят на пять классов: нормаль- ной Н, повышенной П, высокой В, особо высокой А точности и осо- бо точные С (мастер-станки). Большинство универсальных станков относится к классу Н. Станки классов В, А и С работают в специ- альных термоконстантных помещениях, в которых поддерживаются постоянные температура и влажность.
По массе станки делят на легкие (до 1 тонны), средние (до 10 тонн) и тяжелые (свыше 10 тонн). В свою очередь тяжелые станки делятся на крупные (до 30 тонн), собственно тяжелые (до 100 тонн) и особо тяжелые или уникальные (свыше 100 т).
Обозначение станков состоит из трех-четырех цифр, первая из которых указывает группу, вторая – тип, третья и четвертая – один из главных размеров. Буква после первой или второй цифры указы- вает на модернизацию (конструктивное улучшение) базовой модели станка, причем станок тем более модернизирован, чем дальше эта буква от начала алфавита. Буква или буквы в конце индекса обозна- чают модификацию (видоизменение) базовой модели станка. На- пример, для указания класса точности станка после цифр индекса вводится соответствующая буква (кроме класса Н). В моделях стан- ков с ЧПУ в конце индекса вводят букву Ф с цифрой, означающей принятую систему управления: Ф1 – с цифровой индикацией и предварительным набором координат, Ф2 – с позиционной системой управления, Ф3 – с контурной системой управления, Ф4 – с универ- сальной системой для позиционной и контурной обработки.
Примеры. Модель 16К20ПФ3 расшифровывается следующим
61 образом: станок токарно-винторезный с высотой центров над стани- ной (половина наибольшего диаметра обработки) 200 мм, очередной модернизации (К) базовой модели 1620, повышенной точности (П), с контурной системой программного управления (Ф3). Модель 2Н125
– станок вертикально-сверлильный с наибольшим условным диа- метром сверления 25 мм, модернизации Н базовой модели 2125.
Модель 6Т80Ш – станок горизонтально-фрезерный, со столом с раз- мерами 200*600 мм - №0 (третья цифра), модернизации Т базовой модели 680, широкоуниверсальный (Ш).
4.1.2. Движения в станках
Любая деталь – это замкнутое пространство, ограниченное ре- альными геометрическими поверхностями, которые образованы в результате обработки тем или иным способом (литьем, штамповкой, резанием и др.). При этом, какой бы способ обработки ни был при- менен, реальные поверхности детали всегда отличаются от идеаль- ных геометрических поверхностей, которыми мы мысленно опери- руем при конструировании. Поверхности, полученные на металло- режущих станках резанием, отличаются от идеальных погрешностя- ми формы, размеров, наличием шероховатости.
Любую поверхность можно представить как след движения од- ной линии (образующей) по другой (направляющей). Обе эти линии называют производящими. Например, круговая цилиндрическая по- верхность может быть представлена как след движения прямой ли- нии по окружности или след движения окружности по прямой.
Боковую поверхность зуба прямозубого цилиндрического коле- са можно рассматривать как след движения эвольвенты вдоль пря- мой линии или след движения прямой по эвольвенте. Таким обра- зом, с геометрической точки зрения процесс образования поверхно- сти сводится к осуществлению движения одной производящей ли- нии по другой. На станках производящие линии образуются режу- щими кромками инструмента за счет согласованных относительных движений заготовки и инструмента.
В процессе работы станка его подвижные органы совершают реальные движения, которые делятся на рабочие или формообра- зующие, установочные, делительные, вспомогательные и движения управления.
Рабочиминазываются взаимосогласованные движения режу-
62 щего инструмента и обрабатываемой заготовки, непосредственно связанные с процессом резания. Эти движения являются формообра- зующими, т.е. определяющими форму обработанной детали. Они сообщаются инструменту и заготовке исполнительными (рабочими) органами станка – шпинделем, суппортом, столом. В зависимости от формы производящей линии и метода ее образования движения формообразования могут быть простыми и сложными. К простым относят вращательное и прямолинейное. Сложные обычно пред- ставляют различные комбинации простых. Рабочие движения делят- ся на главное движение и движение подачи.
Главное движение(движение резания) обеспечивает отделение стружки от заготовки. Оно осуществляется с наибольшей скоро- стью, со значительным усилием, превосходящим сопротивление об- рабатываемого материала резанию, и на него затрачивается основная часть мощности привода станка. В зависимости от вида обработки главное движение может быть либо вращательным (в большинстве случаев), либо прямолинейным возвратно-поступательным и может осуществляться либо инструментом, либо заготовкой. Вращательное главное движение характеризуется частотой вращения заготовки
(токарные станки) или инструмента (сверлильные, расточные, фре- зерные, шлифовальные станки), мин
-1
n=1000v/(
D) [мин
-1
], где v – скорость резания, м/мин; D – диаметр заготовки или инстру- мента, мм.
У строгальных, долбежных и протяжных станков главным яв- ляется прямолинейное возвратно-поступательное движение, харак- теризуемое частотой двойных ходов, мин
-1
)
1
(
2
K
L
K
v
n
p
x
, где K= v
x
/v
p
; v
p
, v
x
– скорости соответственно рабочего и холостого ходов; L – длина хода инструмента (стола), м, определяемая длиной обрабатываемой детали.
Движение подачи позволяет подводить под режущую кромку инструмента все новые участки поверхности заготовки и тем самым
63 распространить процесс резания на всю обрабатываемую поверх- ность. В большинстве случаев подача осуществляется прямолиней- но, однако применяется подача вращательным движением (круговая подача), а при обработке на станках с ЧПУ подача может осуществ- ляться по заданной траектории. Движение подачи может совершать либо инструмент (токарные, сверлильные, продольно-строгальные станки), либо заготовка (фрезерные, поперечно-строгальные стан- ки). Подача характеризуется величиной перемещения инструмента за один оборот заготовки (токарные станки) или инструмента (свер- лильные и расточные станки), либо перемещением заготовки за один двойной ход инструмента или перемещением инструмента за один двойной ход заготовки. Подача задается соответственно в милли- метрах на 1 оборот или в миллиметрах на двойной ход. На фрезер- ном станке устанавливается минутная подача S
M
= S
Z
Zn, где S
Z
– по- дача на один зуб фрезы, мм/зуб; Z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы, мин
-1
Перед началом обработки исполнительные органы станков осуществляют установочные движения, необходимые для приведе- ния инструмента и заготовки в исходное для обработки положение.
В случае необходимости получения на заготовке равномерно расположенных одинаковых поверхностей на станке осуществляют- ся делительные движения, которые могут быть периодическими
(изготовление зубчатого колеса) или непрерывными. Вспомога-
тельными называются движения, подготавливающие процесс реза- ния, но сами в нем не участвующие. К ним относятся движения, свя- занные с установкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента, его правкой, удалением стружки и т.п. Для обработки очередной заготовки исполнительные органы станка возвращают в исходное положение, производя одно или несколько холостых дви- жений, при которых резания не происходит. Сочетание рабочих и холостых движений образует периодически повторяющийся цикл работы станка.
Движениями управления осуществляется пуск и остановка станка, переключение скоростей и подач его исполнительных орга- нов, их реверсирование. Эти движения совершаются органами управления станка – муфтами, передвижными блоками зубчатых колес и т.д.
Установочные, делительные, вспомогательные движения и движения управления осуществляются вручную или автоматически.
64
Автоматизация этих движений является важнейшим резервом по- вышения производительности металлорежущих станков.
4.1.3. Структура металлорежущего станка
Основой любого станка являются его более или менее крупные корпусные детали. Они могут быть неподвижными и подвижными, и в конечном счете определяют контур станка. Эти базовые детали служат для создания требуемого пространственного размещения ис- полнительных органов – узлов, несущих режущий инструмент и об- рабатываемую заготовку, и обеспечивают точность их взаимного расположения и перемещения в процессе обработки. Совокупность базовых деталей образует несущую систему станка. К базовым де- талям относятся станины, стойки, траверсы, суппорты, планшайбы, ползуны и др. Базовые детали должны обладать высокой жесткостью и виброустойчивостью, сохранять заданную точность в течение всего срока эксплуатации станка, иметь минимальную массу.
Корпусные детали станков обычно представляют собой отливки достаточно сложной формы. Они имеют ребра жесткости, базовые по- верхности для крепления к другим деталям, направляющие для пере- мещения подвижных узлов.
Корпусные детали определяют пространственную компоновку станка. Компоновкой называют рациональное расположение основ- ных узлов станка по отношению к обрабатываемой заготовке и друг к другу. Компоновка станка должна обеспечивать его высокую же- сткость и виброустойчивость, удобство доступа к обрабатываемой заготовке и узлам станка при обслуживании и ремонте, минималь- ную материалоемкость, а также отвечать эргономическим и эстети- ческим требованиям. В процессе многолетней практики конструиро- вания, изготовления и эксплуатации м/р станков сформировались оптимальные компоновки основных типов станков, ставшие тради- ционными.
На рис. 4.1 приведены типовые компоновки верти- кально-сверлильного (а), универсального токарного (б), токарно- карусельного (в), горизонтально-фрезерного (г) и поперечно- строгального (д) станков. Координатные оси на компоновках пока- зывают направления возможных перемещений подвижных узлов станка. Принято, что ось Х всегда лежит в горизонтальной плоско- сти, а ось 2 параллельна оси шпинделя; при отсутствии шпинделя ось 7. перпендикулярна к плоскости стола (д). На компоновках стан-
65 ков показаны рабочие движения исполнительности органов: главное движение и - вращение шпинделя (а - г) и возвратно-поступательное движение (д); подачи (продольная, поперечная, вертикальная, гори- зонтальная) - непрерывные (а - г) и периодические {д).
Рис. 4.1. Типовые компоновки металлорежущих станков
Несмотря на большое число и разнообразие конструкций стан- ков, в их устройстве есть много общего. С точки зрения вы- полняемых функций практически все составные части станка можно свести к четырем основным группам: несущей системе, приводу, системе управления, вспомогательным устройствам (рис.4.2).
В несущую систему станка входят его опорные элементы и ис- полнительные органы.
Опорными элементами станка являются его неподвижные корпусные детали и узлы, служащие базой для размещения как его подвижных деталей и узлов, так и отдельных элементов и механиз- мов. Многие опорные элементы могут перемещаться в различные положения при наладке станка (на рис. 4.1 наладочные перемещения s
нал
), но во время обработки они неподвижно закрепляются. Для пе-
66 ремещения по ним подвижных деталей и узлов опорные элементы имеют направляющие.
Рис. 4.2. Структура металлорежущего станка
Основным опорным элементом любого станка является ста- нина, на которой монтируются остальные узлы и механизмы станка.
Станины могут быть горизонтальными (рис.4.1, б) и вертикальными.
Вертикальные станины (стойки 8) для повышения устойчивости станков опираются на плиту (основание) 1. Стойка сверлильного станка называется колонной 5. Ряд станков наряду с горизонтальной станиной имеет одну или две стойки.
У многих станков (радиально-сверлильных, токарно-кару- сельных, продольно-фрезерных, строгальных) имеется траверса (по- перечина) 11, которая может перемещаться по вертикальным на- правляющим станины или стойки (стоек). По горизонтальным на- правляющим траверсы перемещаются подвижные узлы станка. У тяжелых двухстоечных станков (например, токарно-карусельных) верхние концы стоек соединены неподвижной перекладиной 10, создающей жесткую рамную конструкцию - портал. Горизонтально- фрезерные станки для повышения жесткости оправки, несущей фре- зу, оснащаются хоботом 13.
67
Для размещения механизмов станков (коробок скоростей со шпинделем, коробок подач и т. п.) в тех случаях, когда они не рас- положены внутри станины или стойки, применяются бабки или го- ловки 4 (шпиндельные, шлифовальные и т.д.).
Исполнительными органами называются его подвижные де- тали и узлы, сообщающие режущему инструменту и обрабатывае- мой заготовке необходимые движения – рабочие, вспомогательные, установочные, делительные. У станков с вращательным главным движением наиболее важным исполнительным органом является
шпиндель 3 – вал, сообщающий вращение режущему инструменту или заготовке. Суппорт 7 служит для установки инструмента и со- общения ему движения подачи. Суппорт перемещается по направ- ляющим станины, стойки или траверсы. Стол 2 служит для сооб- щения закрепленной на нем заготовке движения подачи. У некото- рых типов станков столы в процессе обработки неподвижны. План-
шайба 9 представляет собой круглый стол, сообщающий непрерыв- ное вращение заготовкам на карусельных и др. станках. Обычно планшайба вращается относительно вертикальной оси. Ползун 14 служит для сообщения режущему инструменту возвратно- поступательного движения. Исполнительные органы станка приво- дятся в движение приводом, состоящим из источника движения – двигателя и передачи - механизма или среды, передающей движение от двигателя к исполнительным органам.
Система управления может быть ручной или автоматической.
Ручное управление осуществляется рабочим, обслуживающим ста- нок, с помощью рукояток, кнопок и т.д. Автоматическое управление осуществляется по заданной программе и может быть либо механи- ческим или гидравлическим (станки-автоматы и полуавтоматы), ли- бо электронным (станки с ЧПУ и многоцелевые).
Вспомогательные устройства обслуживают процесс обработ- ки: обеспечивают смазывание станка, охлаждение зоны резания, от- сос тумана и пыли, работу гидро- и пневмосистемы, автоматическую уборку стружки и т.д.
4.1.4. Передачи
Для сообщения движения исполнительным органам станка применяются разные передачи, чаще всего механические. Каждая такая передача (кинематическая пара) представляет собой простей-
68 ший механизм, состоящий из двух-трех отдельных деталей, содер- жит ведущее и ведомое звенья. Ведущее звено сообщает движение ведомому звену.
Механические передачи делятся на две группы: механизмы для передачи вращательного движения и механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное. По принципу действия передачи первой группы делятся на передачи трения (ременные) и передачи зацепления (цепные, зубчатые, червячные). В этих переда- чах движение передается от ведущего вала I к ведомому валу II. Ос- новным кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между звеньями, является передаточное отношение
i = n
2
/n
1
, где n
1
и n
2
– частота вращения соответственно ведущего и ведомого валов. Для ременной передачи i = (d
1
/d
2
)
, где d
1
/d
2
- диа- метры ведущего и ведомого шкивов, мм;
= 0,985 – коэффициент проскальзывания ремня. Для зубчатой и цепной передачи i = z
1
/z
2
, числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес или звездочек.
Для червячной передачи i = k/z, где k – число заходов червяка, z – число зубьев червячного колеса.
Червячная передача всегда понижающая, остальные могут быть понижающими (i < 1) или повышающими (i > 1).
Для передач второй группы (реечная и винт-гайка) основным кинематическим параметром является ход передач Н – величина по- ступательного перемещения ведомого звена за один полный оборот вращающегося ведущего звена, мм/ об.
Для анализа движения различных органов станков применяют- ся
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16