Тема № 1.8 Общие сведения о системе «спиз» при обработке резанием. Классификация оборудования и приспособлений

Общие сведения

Самым активным элементом в системе «СПИЗ» («станок-приспособление-инструмент-заготовка») является инструмент.

Это режущий инструмент, предназначенный для формообразования одного изделия из другого, и контрольно-измерительный инструмент, предназначенный для оценки параметров полученного изделия.

Объектом обработки резанием является заготовка, представляющая собой изделие в твёрдом состоянии, полученное любым методом: литьём, обработкой давлением или сваркой.

Главным связующим элементом в системе «СПИЗ» («станок-приспособление-инструмент-заготовка») является станок.

Металлорежущим станком (МРС) называют технологическую машину, на которой путём снятия стружки с заготовки получают деталь с заданными размерами, формой, расположением и шероховатостью поверхностей 1.

Главным посредником между МРС, инструментом и заготовкой являются приспособления, которые предназначены для установки заготовки и инструмента, а также для направления инструмента и заготовки в ходе обработки резанием.

Приспособления МРС, применяемые для установки и направления заготовки называются станочными. Приспособления, применяемые для установки и направления инструмента называются вспомогательными инструментами.

Классификация и обозначение металлорежущих станков

Существуют различные классификации металлорежущих станков по тем или иным признакам. Например, следующие.

1. По универсальности и специализации различают:

а) универсальные станки (общего назначения), для выполнения различных работ над изделиями многих наименований, как правило, в единичном и мелкосерийном производстве;

б) специализированные станки, для получения изделий ограниченного наименования и сходных конструкций, но разных типоразмеров, как правило, в серийном производстве;

в) специальные станки, для получения изделий одного наименования и типоразмера в крупносерийном и массовом производстве.

2. По точности различают:

а) станки нормальной точности (обозначаются буквой «Н»);

б) станки повышенной точности (П), с отклонениями при обработке, равными 60 % от отклонений на станках нормальной точности;

в) станки высокой точности (В), с отклонениями, равными 40 %;

г) станки особо высокой точности (А), с отклонениями, равными 25 %;

д) станки особо точные (С), с отклонениями, равными 16 %.

3. По принципу управления различают:

а) станки с ручным и механическим управлением, когда все рабочие и вспомогательные движения станка выполняются, как правило, ручным образом, с помощью рукояток и маховиков, и, частично, механически, под управлением человека;

б) полуавтоматы, когда все рабочие и вспомогательные движения станка автоматизированы, кроме установки заготовки, включения-отключения и снятия детали, которые выполняются в ручную;

в) автоматы, когда все рабочие и вспомогательные движения станка автоматизированы. За рабочим остаётся наблюдение за работой, контроль качества обработки и, при необходимости, регулировка станка для восстановления его исходного рабочего состояния.

4. В зависимости от массы различают:

• лёгкие (до 1 т);

• средние (до 10 т);

• крупные (до 30 т);

• собственно тяжёлые (до 100 т);

• особо тяжёлые, уникальные (св. 100 т).

Помимо частных классификаций, существует единая классификация и нумерация станков отечественного производства, разработанная Экспериментальным научно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС). Согласно единой классификации, построенной по технологическому принципу, все станки объединяются в 10 групп, каждая группа включает 10 типов, каждый тип представлен множеством моделей. Получаем три уровня классификации. Вкратце рассмотрим каждый уровень.

В группы объединяются станки по общности технологического метода обработки или близкие по назначению. Таким образом, различают следующие группы:

1) токарные станки;

2) сверлильные и расточные станки;

3) шлифовальные, полировальные и доводочные станки (т.е. для абразивной обработки);

4) станки для электрофизической и электрохимической обработки;

5) зубо- и резьбообрабатывающие станки;

6) фрезерные станки;

7) строгальные, долбёжные и протяжные;

8) разрезные;

9) разные (опиловочные и т.п.);

10) резервные.

Специальные станки рассматриваются отдельно.

Основными признаками деления каждой группы станков на типы являются:

• вид обработки;

• применяемый инструмент;

• степень автоматизации;

• число важнейших рабочих органов станка и их расположение, эксплуатационные характеристики и др.

Например, среди станков токарной группы различают:

• автоматы и полуавтоматы;

• револьверные станки,

• токарно-винторезные,

• многорезцовые и т.д.;

среди станков сверлильной группы различают;

• координатно-расточные,

• радиально-сверлильные,

• алмазно-расточные и т.д.

Обозначение модели станка состоит из трёх (или четырёх) цифр, иногда с добавлением прописных букв.

Первая цифра указывает группу, к которой относится станок; вторая – тип станка в пределах группы; третья (или третья и четвёртая) – условно характеризуют основные технологические особенности станка (например, наибольший диаметр обрабатываемой заготовки).

Прописная буква после первой цифры указывает на модернизацию (улучшение) станка.

Буква, стоящая после всех цифр, обозначает модификацию (видоизменение) базовой модели станка или его технологические особенности (например, повышенную точность).

Рассмотрим несколько примеров.

1. Станок модели 1Г325. Первая цифра (1) означает принадлежность станка к первой группе (токарных станков); буква (Г) означает, что станок имеет горизонтальную ось поворота револьверной головки; вторая цифра (3) указывает тип станка – револьверный; последние две цифры обозначают наибольший диаметр обрабатываемого прутка круглого сечения – 25 мм.

2. Станок модели 2Н106П. Первая цифра (2) означает принадлежность станка ко второй группе (сверлильных и расточных станков); буква (Н) означает, что станок модернизированный (настольный); вторая цифра (1) указывает тип станка – с вертикальным положением шпинделя; последние две цифры (06) обозначают наибольший диаметр сверления – 6 мм; последняя буква (П) обозначает, что это станок повышенной точности.

3. Станок модели 6Р82. Первая цифра (6) означает принадлежность станка к шестой группе (фрезерных станков); буква (Р) означает, что станок модернизированный; вторая цифра (8) указывает тип станка – горизонтальный, консольный; последняя цифра обозначает номер стола (№ 2, что соответствует размеру стола 320×1 250 мм).

Кстати, до сих пор встречаются и другие обозначения моделей станков, принятые ранее, до введения общепринятой всесоюзной классификации.

Например, модель ДИП500 («Догнать и перегнать», такой аббревиатурой обозначались первые отечественные токарные станки; 500 – наибольший диаметр обрабатываемого изделия над станиной, в мм), модель НС12 (Настольно-сверлильный станок с наибольшим диаметром сверления 12 мм) и др.

Ко всем металлорежущим станкам предъявляются два основных требования: высокая производительность и требуемое качество получаемых изделий.

Качество изделий обеспечивается техническим состоянием станка, точностью всех элементов системы «СПИЗ». Производительность станка определяется количеством деталей, получаемых на станке в единицу времени. Производительность будет тем выше, чем меньше время изготовления одной детали, а это достигается, в частности:

а) повышением режимов резания, скорости, подачи и глубины резания;

б) сокращением вспомогательного времени, связанного с установкой заготовки, подводом, отводом и сменой инструментов;

в) совмещением работы нескольких инструментов;

г) применением новых инструментальных материалов и новых конструкций режущего инструмента;

д) применением дополнительных приспособлений, расширяющих технологические возможности станка;

е) усовершенствование станочных приспособлений.

Классификация приспособлений к металлорежущим станкам

В зависимости от принадлежности к станкам, различают токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные и т.п. приспособления.

По степени механизации и автоматизации различают ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

По принципу привода и крепления различают механические, электромеханические, пневматические, гидравлические, магнитные, вакуумные и др.

Установлена классификация станочных приспособлений по степени их универсальности и специализации 2, 4.

• Универсальные безналадочные приспособления (УБП) обеспечивают установку заготовок широкой номенклатуры и являются приспособлениями общего назначения. Конструкция УБП представляет собой законченный механизм долговременного действия, предназначенный для многократного использования без доработки. Применяются в единичном, мелко- и среднесерийном производстве при выполнении малотрудоёмких работ. К УБП относятся универсальные патроны, тиски, поворотные столы и т.д.

• Универсально-наладочные приспособления (УНП) состоят из универсальной и наладочной (сменной) частей. Универсальная часть является постоянной. Наладочная часть представляет собой сменные наладки, которые изготавливают в зависимости от формы и размеров изделий, устанавливаемых в приспособлении. УНП применяют в мелко- и среднесерийном производствах. К УНП относятся универсальные патроны со сменными кулачками, универсально-наладочные тиски, групповые приспособления и т.д.

• Специализированные наладочные приспособления (СНП) состоят из универсальной и наладочной (сменной) частей. Отличие СНП от УНП в следующем. Во-первых, они ориентированы на изделия более близкие по конструктивно-технологическим размерам, способам обработки и общности установочных поверхностей. Во вторых, они обладают большей механизацией и производительностью за счёт, в частности, многоместного принципа конструирования. Применяются в средне- и крупносерийном производствах.

• Универсально-сборные приспособления (УСП) представлены комплектами стандартных деталей и узлов многократного применения. Элементы УСП полностью взаимозаменяемы, обладают высокой износоустойчивостью и большим сроком службы в эксплуатации (1820 лет). На заводах комплект элементов УСП состоит из 1525 тыс. деталей и определённого количества стандартных неразборных узлов (базовых плит). При таком количестве деталей можно собирать и использовать на станках одновременно 150300 компоновок различных приспособлений. Минимальный комплект элементов УСП может состоять из 1,22,6 тыс. деталей. УСП, как специальные приспособления краткосрочного использования, эффективно применять в единичном и мелкосерийном производствах, а также в период запуска новых изделий в средне- и крупносерийном производствах. Практика использования системы УСП показывает, что примерно 60 % собираемых приспособлений составляют сверлильные, 30 % – фрезерные, 7 % – токарные и 3 % – другие приспособления 4.

• Сборно-разборные приспособления (СРП) конструируются и собираются из стандартных и нормализованных частей. В состав приспособлений могут входить и специальные детали с небольшой трудоёмкостью изготовления. Примерно 90 % всех СРП имеют механизированные приводы (пневматические и гидравлические). В СРП в отличие от УСП собираемые узлы преобладают над деталями. СРП применяются в крупносерийном и массовом производствах, как специальные приспособления долгосрочного применения.

• Неразборные специальные приспособления (НСП) представляют собой необратимые конструкции, не предназначенные для разборки с целью повторного использования узлов и деталей в других конструкциях. В конструкциях НСП широко используют стандартные детали и узлы общего назначения. Небольшую их часть составляют специальные детали. НСП эффективны в крупносерийном и массовом производствах.

Ко всем приспособлениям предъявляют три основных требования 5:

• отвечать своему назначению,

• обеспечивать заданную точность обработки,

• быть удобным и безопасным в эксплуатации.

Рассмотрим вкратце каждое из этих требований.

1. Соответствие назначению

Если основным назначением приспособления является расширение технологических возможностей станка, то оно должно быть наиболее дешёвым. Этим в основном и определяется выбор варианта его конструкции, которая должна быть наипростейшей.

Если приспособление предназначается, главным образом, для повышения производительности обработки, то при его проектировании (выборе) должны быть использованы все возможности её повышения.

Во всех случаях основным критерием правильности выбора приспособления является его экономическая эффективность.

2. Обеспечение точности обработки

Приспособление должно обеспечить надёжное закрепление в нём заготовки и невозможность смещения заготовки во время обработки.

На точность обработки влияет также надёжность закрепления приспособления на станке, высокая износостойкость и точность изготовления элементов конструкции, контактирующих с поверхностями заготовки.

3. Обеспечение эксплуатационных удобств и безопасности в работе

Надёжность закрепления приспособления на станке и заготовки в приспособлении обеспечивают безопасность станочных работ. Наличие вращающихся частей приспособления требует специального ограждения от рабочего прозрачным экраном или непроницаемым щитком.

Применяемое приспособление не должно иметь выступающих частей, должно легко устанавливаться, переналаживаться, очищаться от стружки и сниматься. Конструкция приспособления не должна являться помехой для работы режущего инструмента и наблюдения рабочим за обработкой.

Заключение

Состав элементов системы «СПИЗ» определяется многими факторами. В частности, оказывают влияние характеристики получаемого изделия (материал, сложность конструкции, технические требования, размеры, потребное количество), состояние и разнообразие имеющихся средств технологического оснащения (станков, приспособлений, инструментов, заготовок), традиции производства (технология), квалификация специалистов.

Ближайшие лекции будут посвящены примерам систем «СПИЗ», основанным на наиболее распространённых группах металлорежущих станков. Рассмотрению подлежат МРС как с ручным и механическим управлением, так и различными видами программного управления.

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Как различаются металлорежущие станки:

а) по универсальности и специализации? б) по точности? в) по принципу управления?

2. В чём заключается классификация станков .разработанная ЭНИМС?

3. Каков принцип обозначения моделей металлорежущих станков? Приведите пример.

4. Какие из устройств можно назвать и приспособлением и инструментом? Приведите примеры.

5. Каковы основные требования к металлорежущим станкам? Что необходимо для соблюдения этих требований?

6. В чём заключается классификация приспособлений к металлорежущим станкам по степени универсальности и специализации?

7. Каковы основные требования к приспособлениям? Дайте краткие пояснения.

8. От чего зависит состав системы «СПИЗ»?

Библиографический список к теме № 1.8

1. Власов, С.Н. Устройства, наладка и обслуживание металлообрабатывающих станков и автоматических линий/ С.Н. Власов, Г.М. Годович, Б.И. Черпаков. – М.: Машиностроение, 1995.

2. Металлорежущие системы машиностроительных производств: учеб. пособие для студентов технических вузов/ Под ред. Г.Г. Земского, О.В. Таратынова. – М.: Высшая школа, 1988.

3. Малов, А.Н. Обработка деталей оптических приборов/ А.Н. Малов, В.П. Законников – М.: Машиностроение, 1976.

4. Белоусов, А.П. Проектирование станочных приспособлений: учебное пособие для учащихся техникумов/ А.П. Белоусов – М.: Высшая школа, 1980.

5. Уткин, Н.Ф. Приспособления для механической обработки/ Н.Ф. Уткин – Л.: Лениздат, 1983.