книги / Металлорежущие станки Краткий курс

В.К. ТЕПИНКИЧИЕВ, Л. В. КРАСНИЧЕНКО,

А.А. ТИХОНОВ, Н. С. КОЛЕВ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ

КРАТКИЙ КУРС

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

вкачестве учебного пособия для студентов машиностроительных специальностей

высших учебных заведений

Издательство „М А III И И О С Т Р О Е Н И Е' М о с к в а 1972

основные сведения по механике станков, элементов ме­ ханического, гидравлического и электрического приво­ дов. Описаны устройства, кинематика и расчеты кине­ матической настройки металлорежущих станков основ­ ных групп, даны расчеты деталей станков и гидро­ привода.

Книга предназначается в качестве учебного посо­ бия для студентов, изучающих металлорежущие станки по специальностям отраслевого машиностроения 0509, 0567, 0636 и др.

Табл. 15, илл. 315, библ. 45 назв.

Рецензенты: проф. 10. А. Шувалов, доц. 10. П. Зи­ мин (Новочеркасский политехнический институт), доц. П. Г. Алексеев (Брянский институт транспортного машиностроения).

Редактор канд. техн. наук доц. Н. С. Никулин.

3-13-4

17-113-82-71

ВВЕДЕНИЕ

Металлорежущие станки являются основным видом обору­

Прогресс, достигнутый в развитии технологии производства заготовок, и повышение технического уровня литейного, кузнечно­ прессового и сварочного оборудования непрерывно сокращают объем механической обработки. Однако значение металлорежущих станков в современном машиностроении не только не уменьша­ ется, а наоборот, увеличивается, так как технологические процессы обработки на станках значительно усложнились.

Отечественное станкостроение возникло в начале XVIII века, когда талантливые русские механики создали ряд оригинальных станков. Но, несмотря на это, станкостроение царской России не смогло подняться до уровня самостоятельной отрасли. За весь 1913 год промышленность выпустила всего 1490 простых станков.

Настоящее развитие станкостроение получило только при Со­ ветской власти. План индустриализации страны, принятый XIV съездом ВКП (б) в 1925 году, предусматривал строительство новых заводов, в том числе предприятий станкостроения. Первый пяти­ летний план развития народного хозяйства ставил своей задачей превратить станкостроение в мощную техническую базу для даль­ нейшего развития советского машиностроения.

Решающее значение для развития отечественного станко­ строения имели постановления и директивы партийных Съездов.

Техническая политика в развитии советского станкостроения осуществлялась под знаком расширения материальной и произ­ водственной базы, номенклатуры выпускаемых станков, повыше­ ния их технического уровня, создания станков для комплексной механизации и автоматизации производства.

Типаж металлорежущих станков, выпускаемых в СССР и за рубежом, существенно обновляется. В настоящее время в СССР

и за рубежом работают тысячи станков с числовым управлением.

И несмотря на то, что эти станки составляют пока очень малый процент от общего парка металлорежущих станков, их реальный удельный вес в машиностроении намного больше их абсолютного количества. Один станок с числовым управлением как показы­ вает опыт, заменяет нередко до десяти обычных универсальных станков.

Советское станкостроение — это крупная отрасль машино­ строения. Оно занимает первое место в мировом производстве станков и в состоянии полностью обеспечить потребность нашей промышленности.

Раздел l

МЕХАНИКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Глава I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНКОВ

Металлорежущие станки обеспечивают изготовление деталей разнообразной формы, с высокой точностью размеров и заданной шероховатостью поверхности. В зависимости от характера выпол­ няемых работ станки делятся на группы, которые, в свою очередь, разбиваются на отдельные типы станков (табл. 1). Такая клас­ сификация позволяет присваивать каждому станку серийного производства шифр (индекс) — условное обозначение типа и мо­ дели. Индекс образуется в виде числа, состоящего из трех-четы­ рех цифр: первая указывает группу, вторая — тип, третья и четвертая характеризуют один из важнейших размеров станка или обрабатываемой детали. При модернизации в индекс вводят букву между первой и второй цифрами. Например, шифр 1730 обозначает многорезцовый токарный станок с наибольшим диа­ метром обрабатываемой детали 300 мм. После модернизации стан­ ку присвоен индекс 1А730, который отличает его новую модель от предыдущей. Модификацию базовой модели обозначают какойлибо буквой в конце шифра. Например, 6Н12 — индекс вертикаль­ но-фрезерного станка, а 6Н12К — копировально-фрезерного, соз­ данного на базе станка предыдущей модели. Шифр специальных и специализированных станков образуется добавлением к шифру завода порядкового номера модели, например, ЕЗ-9 — шифр специального станка для нарезания зубчатых реек, выпускаемого Егорьевским заводом зуборезных станков.

По степени универсальности различают станки универсаль­ ные, специализированные и специальные. Первые предназначены для обработки деталей разнообразной номенклатуры; вторые — для обработки деталей, сходных по конфигурации, но имеющих различные размеры например, зубообрабатывающие или резь­ бонарезные станки.

На специальных станках обрабатывают детали одного типо­ размера.

По степени точности различают станки нормальной и повышен­ ной точности, прецизионные (высокоточные), особо высокоточ­ ные и специальные мастер-станки. Крупногабаритные станки, имеющие большой вес (более 10 г), относят к группе тяжелых станков. В отдельных случаях в основу классификации принимают такие признаки, как количество одновременно работающих ин­ струментов и позиций, расположение оси шпинделя в пространстве

идр.

§2. МЕТОДЫ ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ИКЛАССИФИКАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ В СТАНКАХ

Тело деталей машин ограничено реальными геометрическими поверхностями, возникающими в процессе обработки. Это в основ­ ном плоскости, круговые и некруговые цилиндры, круговые и некруговые конусы, линейчатые и шаровые поверхности. Реаль­ ные поверхности отличаются от идеальных геометрических поверх­ ностей тем, что имеют в результате обработки микронеровность

иволнистость. Но они могут быть получены теми же методами, что

иидеальные геометриче­

прямую линию 1 перемещать по направляющей прямой линии 2 (рис. 1, а). Цилиндрическая поверхность может быть получена при перемещении образующей прямой линии 1 по направляющей линии — окружности 2 (рис. 1, б) или образующей окружности 1 вдоль направляющей прямой линии 2 (рис. 1, в). Рабочую по­ верхность зуба цилиндрического колеса можно получить, если образующую линию эвольвенту 1 передвигать вдоль направля­ ющей 2 (рис. 1, г) или наоборот образующую прямую 1 по направ­ ляющей — эвольвенте 2 (рис. 1, д).

Рассмотренные поверхности называют обратимыми, так как, если поменять местами образующие линии с направляющими, то их форма не изменится. При образовании необратимых поверхно­ стей сделать этого нельзя. Например, если левый конец образую­ щей прямой линии 1 перемещать по направлению окружности 2,

получим круговую коническую поверхность (рис. 1, е). Но если окружность 2 сделать образующей и переместить вдоль направля­ ющей прямой, конус не получится. В этом случае необходимо, чтобы по мере перемещения окружности к точке О изменялся ди­ аметр окружности, достигая в вершине значения, равного нулю. Такие поверхности называют поверхностями с изменяющимися производящими линиями в противоположность поверхностям,

укоторых производящие линии постоянны (см. рис. 1, а ■— г). Большинство поверхностей деталей машин может быть обра­

зовано при использовании в качестве производящих линий: пря­ мой линии, окружности, эвольвенты, винтовой и ряда других линий. В реальных условиях обработки производящие линии не существуют. Они воспроизводятся комбинацией согласованных между собой вращательных и прямолинейных перемещений ре­ жущей кромки инструмента и заготовки. Движения, необходи­ мые для образования производящих линий, называют рабочими формообразующими движениями. Они могут быть простыми, со­ стоящими из одного движения, и сложными, состоящими из не­ скольких простых движений.

Существует четыре метода образования производящих линий: копирования, обката, следа и касания.

Метод копирования основан на том, что режущая кромка ин­ струмента по форме совпадает с производящей линией. Например, при получении цилиндрической поверхности по схеме (рис. 2,а) образующая линия 1 воспроизводится копированием прямолиней­ ной кромки инструмента, а направляющая линия 2 — вращением заготовки. Здесь необходимо одно формообразующее движение — вращение заготовки. Для снятия припуска и получения детали заданного размера необходимо поперечное перемещение резца (установочное движение), но это последнее не является формо­ образующим. На рис. 2, б показан пример обработки зубьев ци­ линдрического колеса. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроизводит образующую линию. Направ­ ляющая линия получается прямолинейным движением заготовки вдоль своей оси. Для обработки впадины необходимы два формо­ образующих движения: вращение фрезы и прямолинейное пере­ мещение заготовки. Кроме этого, для обработки последующих впадин заготовка должна периодически совершать поворот во­ круг своей оси на угловой шаг. Такое движение называют дели­ тельным.

Метод обката основан на том, что образующая линия возникает в форме огибающей ряда положений режущей кромки инстру­ мента в результате его движений относительно заготовки. Форма режущей кромки отличается от формы образующей линии и при различных положениях инструмента является касательной к ней. На рис. 2, в показана схема обработки зубьев цилиндрического колеса по методу обката. Режущая кромка инструмента имеет

согласованные движения, называемые рабочими или исполнитель­ ными. По своему целевому назначению исполнительные движения делят на формообразующие, установочные и делительные.

Движения инструмента и заготовки в процессе резания при­ нято делить на главное движение и движение подачи. Главным называют такое движение, которое обеспечивает отделение струж­ ки от заготовки со скоростью резания. Движением подачи называют такое движение, которое позволяет подвести под режущую кромку инструмента новые участки заготовки и тем самым обеспечить снятие стружки со всей обрабатываемой поверхности. Главное движение и движение подачи могут быть вращательными и прямо­ линейными; они могут совершаться как заготовкой, так и инстру­ ментом. Например, в токарных станках главное движение вра­ щательное, совершает его заготовка, движение подачи прямо­ линейное, совершает его инструмент (резец). Во фрезерных стан­ ках, наоборот, главное — вращательное движение получает ин­ струмент (фреза), а прямолинейное движение подачи — заготовка (стол). Главное движение и движение подачи являются формо­ образующими движениями. Если для формообразования требу­ ется одно движение, то оно будет главным движением (например, вращение заготовки на рис. 2, а). При необходимости двух формо­ образующих движений одно будет главным, а другое — движе­ нием подачи (см. рис. 2, б, г, 3, е). Если формообразующих дви­ жений больше двух, то одно из них будет главным, а остальные — движениями подачи.

Кроме рабочих движений, для обработки деталей на станках необходимы вспомогательные движения и движения управления. В процессе резания они не участвуют, но необходимы для осуще­ ствления технологического процесса обработки. К числу вспомо­ гательных движений относят движения, связанные с установкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента. Движения управления служат для включения и выключения при­ водов главного движения, подачи, механизмов вспомогательных перемещений, реверсирования и др.

§ 3. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА СТАНКОВ

Движения инструмента и заготовок совершаются рабочими или исполнительными органами станка. Передача движений осу­ ществляется при помощи ряда механизмов: ременных, зубчатых, червячных, кулачковых, винтовых, реечных и др. Условное изо­ бражение этих механизмов, соединенных в определенной после­ довательности в кинематические цепи, называют кинематической схемой. В табл. 2 приведены условные обозначения основных механизмов станков.

Для удобства описания и кинематических расчетов основные элементы кинематических схем обозначают порядковыми номерами