Содержание

Введение………………………..……………………………………………….3

1. Металлорежущие станки. Общие сведения о станках…………… ….3

   1. Формообразование на станках………...……………………… ..8

   2. Основы кинематической наладки станков……………...… ..12

2. Токарные станки………………………………………………………...14

   1. Общие сведения о токарных станках. Универсальные токарно-винторезные станки…... 14

   2. Токарно-револьверные станки…………………………………..17

   3. Токарно-лобовые и карусельные станки……………………….17

3. Сверлильные и расточные станки………………………………… ...17

   1. Вертикально-сверлильные станки………………………………18

   2. Радиально-сверлильные станки…………………………………19

   3. Специальные и специализированные станки………………….20

   4. Расточные станки…………………………………………….......20

   5. Универсальные расточные станки…………………………… .20

   6. Горизонтально-расточные станки………………………………21

4. Фрезерные станки……………………………………………………..…24

   1. Консольно-фрезерные станки…………………………………...25

   2. Бесконсольные фрезерные………………………………………………………………28

   3. Продольно-фрезерные станки…………………………………..29

   4. Фрезерные станки непрерывного действия……………………30

5. Строгальные, долбежные и протяжные станки………………………..31

   1. Строгальные станки……………………………………………...31

   2. Протяжные станки……………………………………………….33

6. Шлифовальные и доводочные станки………………………………….36

   1. Круглошлифовальные станки…………………………………...36

   2. Бесцентровые круглошлифовальные станки…………………..39

   3. Внутришлифовальные станки…………………………………..41

   4. Плоскошлифовальные станки…………………………………..43

7. Зубообрабатывающие станки………………………………………...44

   1. Общие сведения……………………………………………………………….44

   2. Кинематическая структура и наладка зубофрезерных станков 45

   3. Кинематическая структура и наладка зубодолбежных станков 50

   4. Зубошлифовальные станки

   5. Станки для нарезания конических колес

      1. Схема формообразования при нарезании. Конических колес с прямыми зубьями.

      2. Схема формообразования при нарезании. Конических колес с круговыми зубьями.

8. Резьбообрабатываещие станки…………………………………………57

   1. Резьбонакатные станки………………………… …………..57

9. Агрегатные станки…… …………………………………………….58

10. Станки для электрофизических и электрохимических методов обработки 60

1. Общие сведения и методы обработки……………………….62

11. Системы программного управления технологическими объектами. Общие сведения об управлении……………………………………...67

11.1 Принцип действия станков с ЧПУ…………………………………..70

11.2. Основные типы станков с ЧПУ……………………………………..73

11.3. Основные аспекты использования станков с ЧПУ………………...75

12. Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ……………76

    1. Этапы подготовки управляющих программ…………………...76

    2. Расчет управляющих программ………………………………...78

    3. Кодирование и запись управляющих программ……………….87

13. Шпиндельные узлы станков. Основные требования…………………90

    1. Конструкция шпиндельного узла…….………………………….91

    2. Опоры качения…………………………………………………...94

    3. Опоры скольжения для шпинделей…………………………….96

    4. Расчет шпиндельных узлов…………………………………….100

14. Привод подачи………………………………………………………...110

14.1 Выбор электродвигателя……………………………………………111

14.2. Тяговые устройства привода подач……………………………….113

ВВЕДЕНИЕ

История развития станкостроения. Русское станкостроение воз­никло еще в XVIII веке. Андрей Нартов, токарь Петра I, построил ряд токарных станков, в том числе копировально-токарные, станки для нарезания винтов, для обтачивания цапф орудий труда, для отрезки прибылей. Он изобрел станок с самоходным суппортом.

Русские самоучки Лев Собакин, Алексей Сурпин, Павел Захава, солдат Яков Батищев и многие другие обогатили технику того времени станками новых типов.

Из теоретических разработок следует отметить работы академика Гадолина А.В., который впервые в 1876 г. теоретически разработал и доказал целесообразность распределения частот вращения в станках по геометрическому ряду.

В 1925 году был принят генеральный план развития народного хозяйства, согласно которому, предусматривалось превратить станкостроение в мощную техническую базу для развития машиностроения. Уже перед Великой Отечественной войной наша страна была крупной станкостроительной державой, обеспечивающей выпуск необходимого оборудования для всех отраслей машиностроения. Под руководством академика В.И.Дикушина были разработаны теоретические основы агрегатирования. Профессора Ачеркан Н.С. и Игнатьев Н.В. опубликовали важнейшие положения о регулируемом главном приводе станков, а профессор Головин Г.М. разработал принципы кинематики станков.

СОСТОЯНИЕ И ПЕРЕСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СТАНКОСТРОЕНИЯ

Типаж металлорежущих станков, темпы развития станкостроения, уровень качества выпускаемых станков, удельный вес автоматизированного оборудования, в т.ч. с программным управлением, мобильность станочного парка для изготовления разнообразных изделий, высокая эффективность при эксплуатации станков - все это во многом определяет промышленный потенциал страны и характеризует уровень развития ее машиностроения.

С учетом долгосрочных тенденций развития станкостроения определены следующие основные направления конструкций металлорежущих станков:

1. расширение освоения номенклатуры и повышение технического уровня станков с числовым программным управлением;

2. повышение уровня механизации и автоматизации металлорежущих станков за счет создания станков с ЧПУ и оснащения их промышленными роботами, существенного расширения в типаже номенклатуры станков-автоматов и полуавтоматов и полуавтоматов и сокращения номенклатуры станков с ручным управлением;

3. повышение производительности станков путем интенсификации режимов обработки и сокращения вспомогательного времени (скорость резания 1500-2000 м/мин; скорость подачи 20-30 м/мин);

4. повышение точности обработки, надежности и долговечности станков за счет совершенствования их конструкций и технологии изготовления, широкого применения современных комплектующих изделий и материалов, оснащение их средствами контроля и измерения, а также введения в станки систем диагностирования.

Специалисты в области технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов находятся на одном из самых ответственных участков всего научно-технического процесса. Задача заключается в том, чтобы в результате коренного совершенствования технологии обработки, создания новых металлорежущих станков с микропроцессорным управлением, станочных модулей для гибких производственных систем обеспечить техническое и организационное перевооружение всех отраслей машиностроения и на этой основе обеспечить существенное повышение производительности труда. Для успешного творческого труда инженеры должны быть фундаментально подготовлены в области математики, физики, вычислительной техни­ки, иметь фундаментальные знания и навыки по общим инженерным дисциплинам и, наконец, любить и хорошо знать свою будущую спе­циальность .

Дисциплина "Оборудование машиностроительных производств" содержит следующие разделы:

Раздел 1. Металлорежущие станки.

1.1 Конструкции и кинематика металлорежущих станков.

1.2 Расчет и конструирование, испытание и эксплуатация металлорежущих станков.

Раздел 2. Технологическое оборудование автоматизированных производств.

ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ "МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ".

Цель преподавания дисциплины:

- ознакомление студентов с назначением, принципами формообразования деталей резанием и характеристикой металлорежущих станков, методами кинематического расчета и наладки, конструкцией типовых деталей и механизмов станков.

Основные знания, приобретаемые студентами при изучении дисциплины:

• знание основных типов и конструкций металлорежущих станков;

• знание конструкции типовых механизмов станков;

• знание формообразующих движений и кинематических структур станков;

• знание основных принципов и методов кинематического расчета и наладки станков;

• знание основных направлений и перспектив развития металлорежущих станков.

Основные умения, приобретаемые студентами при изучении дисциплины:

• умение правильно выбрать и эффективно использовать станки для обработки деталей в машиностроительном производстве;

• умение читать кинематические схемы, выполнять расчеты при проектировании технологических процессов, связанные с настройкой станка;

• умение осуществлять настройку основных типов станков;

• умение самостоятельно повышать свою квалификацию по вопросам эксплуатации металлорежущих станков.

Раздел 1. Металлорежущие станки.

КОНСТРУКЦИИ И КИНЕМАТИКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ.

Общие сведения о станках. Металлорежущий станок (станок) - машина для размерной обработки заготовок в основном путем снятия стружки. Кроме заготовок из металлов на станках обрабатывают также детали из других мате­риалов. К станкам относятся и технологическое оборудование, ис­пользующее для обработки электрофизические и электротехнические методы, поверхностное пластическое деформирование и некоторые другие виды обработки.

Структурная схема станка представлена на рис. 1.1а. [см. Прон т1 стр. 18-20]

Несущая система станка состоит из набора соединенных между собой базовых деталей и обеспечивает правильность взаимного расположения режущих его инструмента и заготовки под действием силовых и температурных факторов.

Система управления на основе входной внешней информации (чертеж, маршрутная технология) и дополнительной внутренней текущей информации от контрольных и измерительных устройств обеспечивает правильное функционирование всех подсистем.

Система манипулирования обеспечивает доставку заготовок или инструмента к месту обработки, их зажим в заданной позиции, вывод из рабочей зоны.

Система обработки - выполняет те функции, для которых непосредственно предназначен станок.

Контрольно-диагностическая система - предназначена как для контроля процесса обработки и обрабатываемой детали, так и для контроля основных узлов станка.

В свою очередь подсистемы манипулирования и обработки имеют структурные схемы (рис.1.1б).

Механизмы рабочих ходов непосредственно выполняют то технологическое воздействие, которое является функциональным назначением станка.

Механизмы установочных и вспомогательных ходов обеспечивают необходимые условия для рабочих процессов (зажим и подачу заготовки и т.д. см. "установочное" и "вспомогательное" движение).

Механизмы управления управляют механизмами рабочих вспомогательных и других движений.

Станок состоит из узлов, каждый из которых является его завершенной частью и выполняет определенные функции [9 стр.14].

Главный привод станка сообщает движение инструменту или заготовке для осуществления процесса резания с заданной скоростью. У подавляющего большинства станков главный привод сообщает вращательное движение шпинделю, в котором закреплен режущий инструмент или заготовка.

Привод подачи необходим для перемещения инструмента относительно заготовки для формирования обрабатываемой поверхности. У большинства станков привод подачи сообщает узлу станка прямоугольное движение.

Сочетанием прямолинейных и вращательных движений можно получить любую пространственную траекторию.

Самостоятельно по литературе [1 стр.7, 8] ознакомиться с понятием главный привод, привод подачи, привод позиционирования, контрольно-измерительные устройства, устройства управления (с механической системой, с ручным обслуживанием).

Станочная промышленность России выпускает большое число металлорежущих станков, различных по назначению, конструкции, технологическим возможностям, универсальности размерам и точности. Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлоре­жущих станков (ЭНИМС) разработана классификация. В зависимости от характера выполняемых работ станки делятся на девять групп, а каждую группу на девять типов по конструкционной особенности, универсальности и т.д. [2 стр. 25; 7 стр. 10-11].

Рис. 1.1. Структурные схемы

а) – металлорежущего станка; б) – системы манипулирования и обработки

По степени универсальности металлорежущие станки делятся на следующие группы: универсальные - на них выполняются разнообраз­ные операции на деталях широкой номенклатуры в индивидуальном и мелкосерийном производствах, а также используют при ремонтных работах. Станки, предназначенные для выполнения большого числа различных работ, называют широкоуниверсальными**. Станки широкого назначения** - на них выполняют ограниченное число различных операций с широкой номенклатурой деталей (преимущественно используют в мелкосерийном производстве). Специализированные* предназначены для обработки однотипных деталей различных размеров в крупносерийном и массовом производствах. Специальные* - обрабатывают детали одного типоразмера, применяют в массовом производстве [7 стр. 8...9].

По весу станки делятся на легкие - 10 кН; средние - 100 кН, тяжелые - больше 100 кН и т.д. [см. 1 стр. 6].

Тяжелые станки делятся на крупные - от 100 до 300 кН, собственно тяжелые - от 300 кН до 1 МН (30...100 т), особо тяжелые (уникальные) - более 1 МН.

Многооперационные станки, ГПМ, РТК, ГПС, линии и т.д. в курсе "Оборудование автоматизированных производств".

ТОЧНОСТЬ СТАНКОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНКОВ ПО НОРМАМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ.

Самостоятельно проработать: геометрическая точность, кинематическая точность, жесткость, виброустойчивость, теплостойкость, точность позиционирования. (Пуш В.Э. стр.21-24)

Станки нормальной точности (Н) - предназначены преимущественно для обработки деталей до 7 квалитета точности.

Станки повышенной точности (П) - изготовлены на базе стан­ков нормальной точности, но с более требовательными условиями точности изготовления и монтажа базовых деталей и узлов (шпиндельные узлы, шпиндельно-направляющие и т.д.).

Станки высокой точности (В) - где высокая точность обработки, достигается за счет специально-конструктивных решений (у токарных станков привод на шпиндель ременной, а коробка скоростей - редуктор - вынесенный, т.е. крутильные колебания от зубчатых колес не передаются на шпиндель).

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАНКОВ (см. рис. 1.2)

Станки особо высокой точности (А) - изготавливают на базе станков высокой точности, но с более жесткими требованиями к точности изготовления и сборки.

Станки особо точные (С) - применяют в станкостроении для изготовления деталей наивысшей точности для станков класса А и В.

Станки классов В, А, С - должны эксплуатироваться в термоконстантных цехах.

Соотношение между выходными параметрами показателями точности при переходе от одного класса точности к другому меняются примерно с показателями 1,6, т.е. если радиальное биение станка нормальной точности (3,2 мкм), то станка повышенной точности (2 мкм), а трудоемкость изготовления меняется с показателем 1,8.

По степени автоматизации можно выделить: станки автоматы и станки полуавтоматы.

Эти станки обычно работают циклически.

Автоматом - называют такой станок, в котором, после наладки все движения необходимые для выполнения цикла, выполняются без участия человека.

В полуавтомате - часть движения выполняется рабочим.

Группа однотипных станков, имеющих сходную кинематику, конструкцию, но разные основные размеры, составляет разный ряд.

Конструкция станка конкретного типа размера, спроектированного для заданных условий обработки, называется моделью станка.

Рис. 1.2 Классификация станков

ОБОЗНАЧЕНИЯ СТАНКОВ

Принято цифровое и буквенное обозначение.

• Первая цифра - номер группы.

• Вторая - тип станка.

• Следующая буква - обозначает либо модернизацию станка, либо другие параметры (завод изготовитель).

• Следующие цифры (обычно 2-е) обозначают один из основных параметров станка. Далее указывается степень точности станка. Принято при обозначении станков нормальной точности букву (Н) не ставить. Далее идет цифробуквенное обозначение модификации (видоизменение обычных систем управления станка).

16К20ПФЗ 1 - номер группы (токарный станок) 6 - тип (токарный и лоботокарный) К - завод "Красный пролетарий" 20 - основный параметр станка (высота центров 200 мм) П - повышенной точности Ф - наличие числового программного управления 3 - тип ЧПУ

2Н118 2 - номер группы (сверлильный станок) Н - нормальной точности 1 - вертикально-сверлильный 18 - основной параметр сверла (mах диаметр сверления по стали)

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТАНКОВ

Технический уровень продукции машиностроения, в том числе станков, определяется как совокупность свойств конкретного изделия , включающих показатели функционального назначения, общественно полезного эффекта, уровня всех видов затрат, а также потребительских и экономических характеристик (см. Пуш В.Э. стр12, Прон т1 стр. 25-28). Основные принципы и порядок проведения оценки технического уровня продукции машиностроения, определены ГОСТ 2.116-84 «Карта технического уровня и качества продукции», ГОСТ 4.93-86 «СПКП. Станки металлообрабатывающие. Номенклатура показателей» (см. Прон т1 стр. 25).

Самостоятельно проработать: эффективность, производительность (штучная, размерной обработки), надежность (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, технический ресурс, технологическая надежность, диагностирование) и гибкость (Пуш В.Э. стр. 12-20).