Первый раздел курса включает 5 тем: Классификация станков; Технико-экономические показатели и критерии работоспособности станков; Формообразование поверхности на станках; Основные узлы и механизмы станочных систем; Понятие об управление станками.
Работа с каждой темой раздела 1 завершается ответами на вопросы для самопроверки. Если Вы испытываете затруднения в ответе на какой-либо вопрос, обратитесь к глоссарию или пособию [3]. Работа с темами раздела завершается ответами на вопросы тренировочного и контрольного теста №1.
1.1 Классификация станков
Металлорежущий станок — машина для размерной обработки заготовок в основном путем снятия стружки. Кроме металлических заготовок на станках обрабатывают также детали из других материалов. К станкам относят и технологическое оборудование, использующее для обработки электрофизические и электрохимические методы, сфокусированный электронный или лазерный луч, поверхностное пластическое деформирование и некоторые другие виды обработки.
Станки классифицируют: по характеру выполняемых работ; степени универсальности; точности; массе.
В зависимости от характера выполняемых работ станки разделены на девять групп, а каждая группа на девять типов. Так в первую группу включены токарные станки, во вторую – сверлильные и расточные, в третью – шлифовальные и доводочные и т.д. В свою очередь группа токарных станков объединяет одношпиндельные и многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы, револьверные станки, сверлильно-отрезные, карусельные, токарные и лобовые и т.д. Станок, являющийся представителем размерного ряда и имеющий конкретные параметры, характеризует собой типоразмер, который, в свою очередь, может иметь различное конструктивное исполнение. Конструкция станка данного типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, носит название модели.
По степени универсальности различают станки универсальные, специализированные и специальные.
По степени точности различают станки пяти классов: нормальный Н, повышенный П, высокий В, особо высокой А точности и особо точные С (мастер-станки).
В зависимости от массы станка, которая связана с размерами обрабатываемых деталей и его типоразмером, принято разделять станки на легкие (до 1 т), средние (1 — 10 т), и тяжелые (более 10 т). Особо тяжелые станки с массой более 100 т называют уникальными.
Вопросы для самопроверки
1.Дайте определение металлорежущего станка.
2.По какому признаку классифицируются станки?
3.Классификация станков по характеру выполняемых работ, степени универсальности, точности, массе.
4.Расшифруйте обозначения станков: 16К20Ф3, ИР500ПМФ4, 6Р13РФ3.
1.2 Технико-экономические показатели и критерии работоспособности станков
Для сравнительной оценки технического уровня станков и комплектов станочного оборудования, а также для выбора станков в соответствии с решением конкретной производственной задачи используют набор показателей, характеризующих качество и работоспособность как отдельных станков, так и набора станочного оборудования. Такими показателями являются: эффективность; производительность; надежность; гибкость; точность.
Вопросы для самопроверки
1.Показатели, характеризующие качество отдельных станков и набора станочного оборудования.
2.Что называется штучной производительностью станка?
3.Что понимается под эффективностью станочного оборудования?
4.Показатели надежности станочного оборудования.
5.Чем отличается понятие гибкости станка от понятия переналаживаемости станка?
6.Классы точности металлорежущих станков?
1.3 Формообразование поверхности на станках
Любую поверхность можно представить как след движения одной линии (образующей) по другой (направляющей). Обе эти линии называют производящими, причем образующая может быть направляющей, и наоборот. Производящие линии на станках образуются материальными точками и линиями режущей кромки инструмента за счет согласованных относительных движений заготовки и инструмента. Согласованные относительные движения заготовки и режущего инструмента, которые непрерывно создают производящие линии, а, следовательно, поверхность заданной формы в целом, называют формообразующими (рабочими).
При обработке поверхностей резанием в зависимости от вида режущего инструмента и формы его режущей кромки используют четыре метода образования производящих линий: копирование, обкат, след и касание.
Так как в металлорежущих станках образование поверхностей осуществляется резанием, то все формообразующие движения станка одновременно являются движениями резания. Причем, если в станке имеется одно движение формообразования, то оно является движением скорости резания. Если в станке есть два движения формообразования, то одно из них, имеющее большую скорость, является движением скорости резания (его также называют главным движением), а второе, имеющее меньшую скорость, является движением подачи. Из трех движений формообразования в станке одно будет движением скорости резания (главным движением), имеющим наибольшую скорость, а два других — движениями подачи.
Все движения в станках, в том числе и формообразующие, называются исполнительными. По целевому признаку их можно разделить на движения формообразования, установочные, деления, управления, вспомогательные.
Каждое исполнительное движение в станках осуществляется кинематической группой, представляющей собой совокупность источника движения, исполнительного органа (органов), кинематических связей (внутренних и внешних) и органов настроек, обеспечивающих требуемые параметры движения. Название кинематической группы аналогично названию создаваемого ею исполнительного движения. Например, группу, создающую формообразующее движение, называют формообразующей группой и т. п.
По данной теме студенты выполняют практическую работу №1 – построение структурных кинематических схем металлорежущих станков.
Вопросы для самопроверки
1.Какое понятие является основополагающим в теории формообразования на станках?
2.Какое движение станка называют главным движением и какое – движением подачи?
3.Как называют формообразующие и прочие движения станка?
4.Как классифицируются движения станка по целевому признаку?
5.Что такое кинематическая группа?
6. Что понимают под внутренней и внешней кинематическими связями?
1.4 Основные узлы и механизмы станочных систем
К ним относятся: типовые механизмы привода главного движения (механизмы для ступенчатого регулирования частоты вращения валов – множительные и сложенные структуры коробок скоростей); типовые механизмы привода подач (механизмы, суммирующие движение; устройства для изменения направления движения исполнительных механизмов; механизмы обгона; механизмы для осуществления периодических движений); механизмы привода прямолинейно–возвратного движения (кулисный привод; реечный привод; передача ходовой винт – гайка; кулачковые механизмы); механизмы зажима и подачи заготовок; предохранительные устройства; шпиндельные узлы.
В теоретических разработках множительные и сложенные структуры коробок скоростей представляют графически в виде структурных сеток и графиков частот вращения привода, с методикой построения которых студенты знакомятся на практических занятиях при выполнении практической работы №2. Полученные теоретические знания о структурах коробок скоростей, студенты закрепляют на практике в процессе выполнения лабораторной работы №1, где изучается устройство и методы регулирования коробки скоростей на макете в масштабе 1:1 реального привода главного движения токарного станка. Завершается лабораторная работа построением структурной сетки и картины частот вращения привода.
Также на практических занятиях при выполнении практической работы №3 студенты отрабатывают применение правила Свампа применительно к таким непростым механизмам, как дифференциалы.
Вопросы для самопроверки
1.Перечислите типовые механизмы привода главного движения.
2.Назначение коробок скоростей.
3.Особенности множительной и сложенной структуры коробок скоростей.
4.Применение правила Свампа к суммирующим механизмам станков.
5.Назначение приводов металлорежущих станков.
6.По рисунку 12.1 [3] поясните устройство унифицированного привода токарного станка.
7.Поясните понятие диапазона регулирования частоты вращения выходного вала привода.
8.Опираясь на таблицу 13.1 [3], поясните, как осуществляется центрование и закрепление режущего инструмента и приспособлений в переднем конце шпинделей металлорежущих станков.
9.По рисунку 14.8 [3] поясните устройство, достоинства и недостатки передач винт-гайка скольжения и винт-гайка качения.
10.По рисунку 14.10 [3] поясните конструктивное исполнение устройства возврата шариков шарико-винтовой передачи.
11. По рисунку 14.11 [3] поясните конструктивное исполнение привода подач станка с ЧПУ.
1.5 Понятие об управлении станками
Различают ручное и программное управление станками. При ручном управлении рабочий, непосредственно воздействуя на органы управления станка, управляет движением исполнительных органов станка, скоростью их перемещения, последовательностью цикла обработки, режимом резания и различными вспомогательными функциями. При программном управлении все перечисленные выше функции рабочего передаются соответствующей системе управления – нечисловой или числовой. К нечисловым относятся аналоговые системы управления – замкнутые, незамкнутые, копировальные со следящим приводом, цикловые; к числовым – системы числового программного управления разомкнутые, замкнутые и самонастраивающиеся (адаптивные).
Вопросы для самопроверки
1.Перечислите органы ручного непосредственного или дистанционного управления станками.
2.Назовите различия в использовании одно-и многофункциональных рукояток переключения скоростей и подач станков общего назначения.
3.Три типа аналоговых систем управления станков.
4.Назначение аналоговых систем управления замкнутого типа.
5.Особенности управления исполнительным органом станка в путевых, временных и цикловых аналоговых системах управления.
6.Классификация аналоговых систем управления незамкнутого типа.
7.Принцип действия аналоговой системы управления с кулачковым приводом.
8. Принцип работы аналоговых копировальных систем управления прямого действия и со следящим приводом.
9.Особенности системы циклового программного управления (ЦПУ) станками.
10.В каком типе производства целесообразно применение станков с ЦПУ?
11.Устройство программатора циклов.
12.Устройство штекерной панели.
13.Устройство командоаппаратов.
14.Почему системы ЧПУ называют числовыми?
15.Что понимают под ЧПУ станком?
16.Понятия системы ЧПУ (СЧПУ) и устройства ЧПУ (УЧПУ).
17.Классификация СЧПУ?
18.Классификация СЧПУ по числу потоков информации?
19.Чем отличается система адаптивного управления от обычной СЧПУ?