КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ

Севастопольский национальный технический университет

 

 

А.О. Харченко

СТАНКИ С ЧПУ И ОБОРУДОВАНИЕ ГИБКИХ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

Рекомендовано

Министерством образования и науки Украины

в качестве учебного пособия для студентов вузов

Севастополь

ББК 34.63-5я73

Х 23

УДК 658.52.011.56

 

Рецензенты: Ю.А. Хащин, проф., канд. техн. наук (СевНТУ),

Ю.Н. Кузнецов, проф., д-р техн. наук, заслуженный деятель науки и техники Украины, заслуженный изобретатель Украины (НТУУ «КПИ»)

 

Научный редактор: В.К. Маригодов, проф., д-р техн. наук, заслуженный работник народного образования Украины (СевНТУ)

 

Х 23

Харченко О.О.

Верстати з ЧПК та обладнання гнучких виробничих систем: Альбом загальних видiв, кiнематичних схем та конструкцiй: Навч. посiбник для студентiв вузiв/О.О.Харченко.—Cевастополь: Вид-во СевНТУ, 2004. —250с.: iл.

 

ISBN 966-7473-67-8

 

Приведено основні поняття і визначення по верстатах із ЧПК й обладнанню автоматизованих виробництв, дані вiдомостi з класифікації верстатів, позначенню осей координат, про склад обладнання. Посібник містить загальні види, короткі технологічні описи обладнання, приклади деяких вузлів верстатів, схеми компонувань гнучких виробничих систем. Навчальний посібник призначений для студентів, що навчаються по напрямку “Інженерна механіка”.

 

Рекомендовано Министерством образования и науки Украины в качестве учебного пособия для студентов технических специальностей вузов

 

Х 23

Харченко А.О.
Станки с ЧПУ и оборудование гибких производственных систем: Альбом общих видов, кинематических схем и конструкций: Учеб. пособие для студентов вузов/А.О.Харченко. — Cевастополь: Изд-во СевНТУ, 2004. — 250 с.: ил.

 

ISBN 966-7473-67-8

 

Приведены основные понятия и определения по станкам с ЧПУ и оборудованию автоматизированных производств, даны сведения по классификации станков, обозначению осей координат, о составе оборудования. Пособие содержит общие виды, краткие технологические описания оборудования, примеры некоторых узлов станков, схемы компоновок гибких производственных систем. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению “Инженерная механика”.

ББК 34.63-5я73

ISBN 966-7473-67-8 Ó Издательство СевНТУ, 2004

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Предисловие…………………………………………………………………………..5

1. Классификация и обозначение станков с ЧПУ…..………………………..…….6

2. Основные условные обозначения для кинематических схем……………..…...10

3. Обозначение осей координат и направлений перемещений

исполнительных органов на схемах станков с ЧПУ……...…………………….11

4. Виды ГПС и их состав……………………………………………………………17

4.1. Терминология……………………………………………………...……….17

4.2. Состав оборудования ГПС ………………………………………..………19

4.3. Гибкие производственные модули………………………………………..21

5. Токарные станки и комплексы…………………………………………………..24

5.1. Токарно-револьверные станки с ЧПУ…………………………………….24

5.2. Токарно-карусельные станки и обрабатывающие центры………………25

5.3. Токарные патронно-центровые станки с ЧПУ………………………...…32

5.4. Токарные автоматы и полуавтоматы с ЧПУ…….……………………..…36

5.5. Токарные ГПМ на базе многошпиндельных токарных автоматов и
многоцелевых станков……….………………………………………………..…46

6. Многооперационные станки (МС) для обработки корпусных деталей……….63

6.1. Станки с ЧПУ сверлильно-расточной группы………………………..….63

6.2. Фрезерные станки с ЧПУ……………………………………………..……69

6.3. Сверлильно-фрезерно-расточные станки……………………………..…..89

6.4. ГПМ на базе многооперационных станков…………………………...…108

7. Шлифовальные станки, обрабатывающие центры и ГПМ……………………118

7.1. Круглошлифовальные станки с ЧПУ………………………………...….118

7.2. Внутришлифовальные полуавтоматы с ЧПУ……………………….…..120

7.3. Плоскошлифовальные станки с ЧПУ……………………………………121

7.4. Шлифовальные ГПМ……………………………………………………..122

8. Зубообрабатывающие станки с ЧПУ…………………………………………...134

9. Станочные приспособления для металлорежущих станков с ЧПУ………….136

9.1. Приспособления для токарных станков с ЧПУ…………………………136

9.2. Системы приспособлений для станков с ЧПУ фрезерной и

сверлильно-расточной групп……………………………………………………152

9.3. Приспособления для многооперационных станков…………………….161

10. Системы инструментального обеспечения…………..…………………….…171

10.1. Инструмент для токарных станков с ЧПУ………………………………171

10.2. Инструмент для сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ……177

10.3. Устройства для настройки инструмента……………………………...…184

10.4. Устройства для автоматической смены инструмента……………..……184

11. Контрольно-измерительные устройства…………………………………...…188

11.1. Состав технических устройств контроля……………………………..…188

11.2. Устройства контроля деталей и состояния режущего

инструмента на станке………………………………………………….…….…188

11.3. Модули контроля деталей вне станка ………………………………..…192

12. Транспортно-загрузочные и складские системы ГПС…………………..……195

 

12.1. Устройства автоматической загрузки и разгрузки

станков……………………………………………………………………………195

12.2. Автоматизированные складские системы………………….……………205

12.3. Транспортно-накопительные системы…………………….…………….208

12.4. Межоперационные транспортные системы ГПС………….……………212

13. Конвейеры для удаления стружки………………………………….………….221

13.1. Механические конвейеры…………………………………………….…..221

13.2. Пневматические и гидравлические устройства стружкоудаления….…225

14. Компоновки ГПС………………………………………………………………..226

14.1. ГПС для обработки деталей типа тел вращения………………………..226

14.2. ГПС для обработки корпусных деталей…………………………………230

Библиографический список……………………………………………....244

Приложение А. Вопросы для самопроверки…………………………….248

Приложение Б. Перечень тем и содержания контрольных заданий…..250

Приложение В. Перечень тем курсовых работ и проектов…………...251

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

 

Решение задачи повышения производительности труда, а также улучшения качества продукции при минимальных затратах связано с широким внедрением металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ), а наибольший эффект их применения достигается при создании гибких производственных систем (ГПС), обеспечивающих комплексную автоматизацию многономенклатурного производства. В составе ГПС используется многоцелевое технологическое оборудование с программным управлением, микропроцессорные вычислительно-управляющие средства, контрольно-измерительные устройства в комплексе с промышленными роботами и транспортно-накопительными устройствами.

Опыт использования ГПС показал, что при их рациональной эксплуатации переход от отдельных станков с ЧПУ к автоматизированным комплексам повышает эффективность оборудования в 2,5…3 раза, коэффициент загрузки станков — до 0,85…0,9, а коэффициент сменности — до 2…3. Помимо улучшения технико-экономических показателей, внедрение ГПС изменяет также условия труда персонала. Тяжелый, монотонный, рутинный труд превращается в труд творческий с использованием широких интеллектуальных возможностей человека.

Материал учебного пособия построен на основе многолетнего опыта преподавания ряда дисциплин, в числе которых “Металлообрабатывающее оборудование”, “Оборудование и транспорт механообрабатывающих цехов”, “Станки с ЧПУ”, “Технические средства автоматизации”, а также с учетом качественных изменений, происшедших в станкостроении за последние годы.

Приведенные в пособии технические характеристики, схемы станков с ЧПУ, общие виды комплексов и станков ГПС, конструкции станочных приспособлений, режущих и вспомогательных инструментов, контрольно-измерительных устройств и транспортно-загрузочных систем призваны помочь студентам направлений “Инженерная механика” и “Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии” в изучении станков с ЧПУ и ГПС.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ

 

В зависимости от характера выполняемых работ и применяемого режущего инструмента станки подразделяют на группы и типы (таблица 1.1).

Станки создают по размерным рядам, представляющим собой группы однотипных станков подобной кинематической структуры и конструкции, но имеющих разные размеры. По ГОСТ 600-80 предусмотрено 13 размеров токарно-карусельных станков (диаметр обработки 80…25000 мм); по ГОСТ 2983-81 регламентировано 6 размеров круглошлифовальных станков (диаметр устанавливаемой заготовки 100…800 мм); по ГОСТ 6852-80 предусмотрено 5 размеров зубофрезерных станков (диаметр заготовки – 800…5000 мм) и так далее.

Типоразмер станка — представитель ряда с конкретными параметрами, а модель станка – конструкция данного типоразмера.

Классификация станков по степени универсальности предусматривает подразделение их на универсальные (для разнообразных операций на заготовках широкой номенклатуры в единичном и мелкосерийном производствах, а также при ремонтных работах), специализированные (для обработки однотипных заготовок разных размеров в крупносерийном и массовом производствах) и специальные (для обработки заготовок одного наименования и одного типорозмера в массовом производстве).

По габаритным размерам и массе, которые в значительной степени определяются параметрами тех деталей, для обработки которых предназначен станок, их подразделяют на легкие (до 1 т), средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т). Последние делят на крупные (10…30 т), собственно тяжелые (30…100 т) и особо тяжелые — уникальные (свыше 100 т).

Классификация станков по точности предусматривает пять классов: нормальной точности (Н); повышенной точности (П) (на базе станков класса Н, но при более высоких требованиях к качеству изготовления и сборки основных узлов); высокой точности (В) (достигается специальной конструкцией отдельных узлов и элементов при высоких требованиях к изготовлению, сборке и регулировке станка); особо высокой точности (А) (на базе станков класса В, но при более высоких требованиях к точности изготовления основных узлов и деталей); особо точные (С), так называемые мастер-станки (для обработки деталей, определяющих точность эталонов зубчатых колес, измерительных винтов или деталей к станкам классов А и В).

Станки классов В, А, С эксплуатируют в помещениях с постоянной температурой и влажностью. В зависимости от класса точности соотношение допусков на изготовление деталей и узлов следующее: Н – 1,0; П – 0,6; В – 0,4; А – 0,25; С – 0,15.

Современный станок с ЧПУ представляет собой самоуправляющуюся рабочую машину, органически связанную с вычислительной машиной, работающей в реальном масштабе времени и преобразующей дискретные сигналы информации в дискретные сигналы управления.

По технологическим признакам в зависимости от назначения системы ЧПУ разделяют на позиционные, контурные и комбинированные.

Таблица 1.1 — Классификация металлорежущих станков

 

Группа станков

индекс

Шифр типа

Резервные

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

Токарные

Автоматы и полуавтоматы

револьверные

Сверлильно-отрезные

Карусельные

Токарные и лобовые

Многорезцовые

Специализиро­ванные

Разные токарные

специализи­рованные

одно-шпиндельные

много-шпиндельные

Сверлиль­ные и расточные

Гайконарезные

Вертикально-сверлильные

Полуавтоматы

Координатно-расточные

Радиально- сверлильные

Горизонтадьно-расточные

Алмазно-расточные

Горизонтально-сверлильные

Разные сверлиль­ные

одно- шпинделъные

много- шпиндельные

Шлифо­вальные и доводоч­ные

—

Круглошлифо-вальные

Внутришлифовальные

Обдирочно-шлифовальные

Специализированные шлифовальные

—

Заточные

Плоскошлифо­вальные

Притирочные и полировочные

Разные, рабо­тающие абрази­вами

Комбини­рованные

—

––

—

—

—

—

—

—

—

—

Зубо- и резьбообрабатывающие

Резьбонарезные

Зубострогаль-ные для цилин­дрических ко­лес

Зуборезные для конических колес

Зубофрезерные

Для нарезания червячных пар

Для обработки торцов зубьев

Резьбофрезерные

Зубоотделочные и проверочные

Зубо- и резьбо-шлифовальные

Разные зубо- и резьбообрабаты-ваюшие

Фрезерные

—

Вертикальные консольные

Непрерывного действия

Продольные одностоечные

Копировальные и гравировальные

Вертикальные бесконсольные

Продольные двухстоечные

Консольные ши­рокоуниверсаль­ные

Горизонтальные консольные

Разные фрезерные

Строгаль­ные, дол­бежные и протяжные

—

Продольные

Поперечно- строгальные

Долбежные

Протяжные горизонталь­ные

—

Протяжные вер­тикальные

—

Разные строгальные

одностоечные

двухстоечные

Разрезные

—

Работающие

Правильно-разрезные

Ленточные

Дисковые

Ножовочные

—

__

резцом, пилами

абразивным кру­гом

гладким диском

Разные

—

Опиловочные

Пилонасекательные

Правильно-бесцентрово-обдирочные

Балансировочные

Для испытания сверл и шли­фовальных кругов

Делительные машины

—

—

—

По наличию обратной связи системы ЧПУ разделяют на разомкнутые (имеющиеодин источник информации — от управляющей программы через устройства управления к исполнительным органам станка) и замкнутые (с обратной связью по положению рабочего органа и с компенсацией погрешности станка, самоприспосабливающиеся — с адаптацией на различные внешние возмущения и изменения протекания техпроцесса).

В зависимости от степени автоматизации и типа системы ЧПУ для станков приняты следующие дополнительные обозначения: Ф1 — цифровая индикация и предварительный набор координат; Ф2 — позиционные и прямоугольные системы ЧПУ; Ф3 — контурные системы ЧПУ; Ф4 — универсальные комбинированные системы ЧПУ; М — инструментальный магазин и автоматическая смена инструмента (АСИ); Р — револьверная инструментальная головка и АСИ; РМ — револьверная головка, инструментальный магазин и АСИ.

Каждая модель станка имеет цифровое или буквенно-цифровое обозначение — шифр, по которому можно получить некоторое первоначальное представление о станке. Схемы расшифровки трех основных систем обозначений отечественных станков с ЧПУ приведены на рисунке 1.1. Например, модель станка 1А512МФ3 следует расшифровывать по первому варианту (рисунок 1.1, I), начинающемуся с цифры. Так, 1 — группа токарных станков; А — буква модернизации модели; 5 — тип карусельных станков; 12 — условный либо характерный размер станка (в данной модели это соответствует размеру планшайбы 1250 мм); М — с инструментальным магазином и автоматической сменой инструмента; Ф3 — с контурной системой ЧПУ; станок относится к нормальному классу точности, буква Н в классе не указывается.

Модель станка РТ - 724Ф3РМ расшифровывается по второму варианту (рисунок 1.1, II): РТ — буквенное обозначение завода-изготовителя (Рязанский станкостроительный завод); 724 — порядковый номер модели; Ф3 — с контурной системой ЧПУ; РМ — с револьверной головкой, инструментальным магазином и АСИ.

Обозначение станка с ЧПУ, например, модели ИР320ПМФ4 расшифровывается по третьему варианту (рисунок 1.1, III): ИР — буквенное обозначение завода-изготовителя (Ивановский завод тяжелого станкостроения); 320 — характерный размер (габариты стола 320´320); П — повышенного класса точности; М — с инструментальным магазином и АСИ; Ф4 — с комбинированной системой ЧПУ.

Наиболее часто встречаются следующие буквенные обозначения заводов-изготовителей России и Украины:

БРСК — Бердичевский станкостроительный (Украина);

КТ — Средневолжский станкостроительный (г. Самара, Россия);

РТ — Рязанский станкостроительный (Россия);

ИР — Ивановский тяжелого станкостроения (Россия);

ОФ — Одесский фрезерных станков (Украина);

ОП — Одесский прецизионных станков (Украина);

КК — Самарский (Куйбышевский) координатно-расточных станков (Россия);

ЛР — Санкт-Петербургское (бывшее Ленинградское) станкостроительное производственное объединение (Россия);

МЕ — Московский завод автоматических линий (Россия);

Рисунок 1.1 — Схемы расшифровки различных систем обозначений отечественных станков с ЧПУ

К — Корсунь-Шевченковский станкостроительный им. Богдана Хмельницкого (Украина);

Е — Егорьевский станкостроительный (Россия);

СТ — Саратовский тяжелых зубообрабатывающих станков (Россия).