для студентов специальности 1-36 01 01




Учебное пособие

По дисциплине

«Металлорежущие станки»

для студентов специальности 1-36 01 01

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 5

 

1. Металлорежущий станок как система 6

1.1. Краткая история станкостроения 6

1.2. Современное состояние и ведущие станкостроительные

предприятия Республики Беларусь 11

1.3. Общие сведения о металлорежущих станках 13

1.4. Несущие системы металлорежущих станков 19

1.5. Станины и направляющие станин МРС 19

1.6. Коробки скоростей МРС 23

1.7. Шпиндельные механизмы МРС 25

1.8. Коробки подач МРС 26

 

2. Классификация станочного оборудования 27

 

3. Технико-экономические показатели станков 35

 

4. Процесс образования поверхностей обработкой на станках 38

4.1. Методы образования поверхностей деталей на МРС 38

4.2. Основные и вспомогательные движения МРС 41

4.3. Назначение и типы приводов МРС 43

4.4. Графическое изображение уравнений скорости резания

и подач 49

4.5. Кинематические связи в МРС 55

4.6. Общая методика наладки МРС 59

 

5. Механизмы и элементы кинематических цепей 61

5.1. Механизмы бесступенчатого изменения скорости 61

5.2. Механизмы ступенчатого изменения скорости 66

5.3. Типовые механизмы для реверсирования движения 72

5.4. Типовые механизмы прямолинейного поступательного

движения 76

5.5. Типовые механизмы для получения прерывистых

движений 81

5.6. Механизмы предохранительные, обгона и планетарные 87

 

6. Системы управления станками 93

6.1. Основные функции управления 93

6.2. Виды систем управления станками 93

6.3. Аналоговые системы управления 95

6.4. Цикловое программное управление 106

6.5. Числовое программное управление 111

 

7. Станки токарной группы 118

7.1. Токарно-винторезные станки 119

7.2. Токарно-карусельные станки 125

7.3. Токарно-револьверные станки 133

7.4. Токарно-револьверные автоматы и полуавтоматы 140

7.5. Токарно-затыловочные станки 152

7.6. Многорезцовые токарные полуавтоматы 157

7.7. Токарно-копировальные полуавтоматы 161

7.8. Токарные станки с ЧПУ 164

 

8. Станки сверлильной и расточной группы 167

8.1. Вертикально-сверлильные станки 168

8.2. Горизонтально-расточные станки 173

8.3. Координатно-расточные станки 178

8.4. Радиально-сверлильные станки 184

8.5. Станки сверлильно-расточной группы с ЧПУ 190

 

9. Станки шлифовальной и доводочной группы 203

9.1. Круглошлифовальные центровые станки 205

9.2. Бесцентровые круглошлифовальные станки 209

9.3. Плоскошлифовальные станки 214

9.4. Внутришлифовальные станки 219

9.5. Доводочные станки 223

 

10. Станки для электрофизической и электрохимической

обработки 226

 

11. Станки зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие 239

11.1. Зубодолбёжные станки 241

11.2. Зубофрезерные станки 246

11.3. Зубострогальные станки 253

11.4. Зуборезные станки 260

11.5. Зубоотделочные станки 265

11.6. Резьбообрабатывающие станки 269

 

 

12. Станки фрезерной группы 277

12.1. Горизонтально-фрезерные консольные станки 279

12.2. Вертикально-фрезерные консольные станки 284

12.3. Широкоуниверсальные консольные фрезерные станки 288

12.4. Делительные головки 294

12.5. Бесконсольно-фрезерные вертикальные станки 300

12.6. Продольно-фрезерные станки 305

12.7. Фрезерные станки непрерывного действия 310

12.8. Фрезерные станки с ЧПУ 313

 

13. Станки протяжной, строгальной и долбёжной группы 317

13.1. Продольно-строгальные станки 318

13.2. Поперечно-строгальные станки 322

13.3. Долбёжные станки 327

13.4. Горизонтально-протяжные станки 331

 

14. Агрегатные станки 334

 

15. Многоцелевые станки 347

 

16. Автоматические линии 357

16.1. Назначение и классификация автоматизированных

станочных систем механической обработки 357

16.2. Автоматические линии 362

17. Гибкие производственные системы 371

17.1. Промышленные роботы 371

17.2. Гибкие производственные модули 378

17.3. Гибкие производственные системы 380

17.4. Роботизированные комплексы 382

17.5. Гибкие автоматизированные участки 385

 

Литература 388

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Развитие производства во многом определяется техническим прогрессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машиностроения осуществляется за счёт интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, применения прогрессивных технологий.

Машиностроение также является основой научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства. Непрерывное совершенствование и развитие машиностроения связано с прогрессом станкостроения, поскольку металлорежущие станки вместе с кузнечно-прессовым оборудованием и не­которыми другими видами технологических машин обеспечивают изготовление любых новых видов машин и оборудования. Повышение эффективности производства возможно путём его механизации и автоматизации, оснащения высокопроизводительными станками, промышленными роботами, создания и внедрения гибких производственных систем. Важнейшей задачей станкоинструментальной промышленности является создание высокопроизводительных конкурентоспособных станков различного технологического назначения и прогрессивных конструкций режущего инструмента, обеспечивающих высокую эффективность и точность обработки.

Программой дисциплины «Металлорежущие станки» предусматривается изучение устройства, технологических возможностей, наладки и основ эксплуатации различных видов и типов металлорежущих станков с целью разработки в дальнейшем прогрессивных технологических процессов обработки деталей всех отраслей народного хозяйства и в особенности машиностроения.

Изучаемый материал основывается на полученных студентами знани­ях по основам обработки материалов и режущему инструменту, технологии конструкционных материалов и является базой для изучения предметов специального цикла.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

- знать устройство, технологическую наладку и работу наиболее распространенных металлорежущих станков, номенклатуру существующих станков для механической обработки деталей, технологические возможности каж­дого вида металлорежущего станка, методику реализации этих возможностей;

- уметь выбирать экономически наиболее целесообразные станки для выполнения заданной работы, производить расчет настройки металлорежущих станков, наладку основных типов станков, владеть приемами работы на основных видах металлорежущих станков.

1. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ СТАНОК КАК СИСТЕМА

1.1. Краткая история станкостроения

Русское станкостроение возникло ещё в XVIII веке. Андрей Нартов построил ряд токарных станков, в том числе копировально-токарные, станки для нарезания винтов, для обтачивания цапф орудий, для отрезки прибылей. Это он изобрел станок с самоходным суппортом. Яков Батищев создал станки для одновременной обработки 12 и 24 ружейных стволов. Русские самоучки Лев Собакин, Алексей Суркин, Павел Захава и многие другие обогатили технику того времени станками новых типов. М.В. Ломоносов сконструировал сферотокарный станок для обработки металлических сферических зеркал.

Новые технологические процессы и реализующие их станки, предложенные российскими мастерами и техниками в XVIII веке, позволили освоить производство взаимозаменяемых деталей и узлов на 70-80 лет раньше, чем в Европе.

Большой вклад в развитие станкостроения внесли изобретатели Н.П. Кулибин, И.И. Ползу­нов, изготовивший инструмент и станки для токарной обработ­ки паровых цилиндров.

Но, несмотря на наличие талантливых русских механиков, создавших ряд оригинальных станков, станкостроение в царской России не поднялось до уровня самостоятельной отрасли, большая часть оборудования ввози­лась из-за границы. Из 90—100 тыс. металлорежущих станков, которыми в 1914—1917 гг. располагала вся промышленность России, станков отече­ственного производства было менее 20%. Они выпускались на сорока предприятиях, тридцать из которых были кустарны­ми мастерскими с численностью рабочих 40—100 чел.

В начале XIX века в России родилась новая наука - тех­нология. В ее основу легли достигнутые в XVIII веке успехи по взаимозаменяемости узлов при изготовлении и сборке различ­ного оружия. Положения этой науки сформулировал академик З.М. Севергин, на десятки лет опередивший западных машино­строителей.

В 1610 г. русский профессор И.А. Тиме положил начало науке обработки металлов. Он раскрыл сущность процесса реза­ния, объяснил характер образования, строения и усадку струж­ки, вывел формулы для расчета действующих сил. Его соотече­ственник академик А.В. Гадолин, исходя из оптимальной ско­рости резания, предложил геометрический ряд коробок скоро­стей, который в настоящее время принят во всем мире.

С конца XIX века обработка резанием развивалась па­раллельно с совершенствованием инструментальных материа­лов, технологии и конструирования станков. Это привело к по­вышению скоростей резания и подачи, увеличению жесткости конструкции, росту мощности привода, улучшению механики станка.

Крупный вклад в развитие станкостроения внесли рус­ские ученые К.А. Зворыкин, А.А. Брике, Я.Г. Усачев, Н.П. Гавриленко, П.Л. Чебышев.

Правительство всегда придавали большое значение развитию станкостроения, основы которого были заложены в годы первых пятилеток.

В 1932 г вступает в строй Московский станкостроительный завод им. Серго Орджоникидзе, в 1934 г.— Московский завод «Станкоконструкция», в 1935 г.— Тбилисский станкостроительный завод им. Кирова и Саратовский завод тяжелых зубо­резных станков, в 1936 г.— Киевский завод станков-автоматов им. Горько­го, в 1939 г.— Краматорский завод тяжелого станкостроения.

Важным событием того времени была организация в 1933 г. экспери­ментального научно-исследовательского института металлорежущих стан­ков (ЭНИМС), на который были возложены проведение научных исследо­ваний в области станкостроения и разработка типажа металлорежущих станков. Вскоре создается отраслевой втуз — Московский станкоинструментальный институт. Началась подготовка инженеров по металлорежу­щим станкам в МВТУ им. Баумана, в Ленинградском, Киевском политех­нических и других институтах.

Была поставлена задача: освоить производство 200 типо­размеров металлорежущих станков. Задача была выполнена: уже в 1940 г. наши станкостроительные заводы выпускали 202 типоразмера универ­сальных и специализированных станков. Отечественная промышленность получила автоматы и полуавтоматы, зубообрабатывающие, шлифо­вальные, протяжные, карусельные, револьверные, расточные и другие сов­ременные станки, предназначенные не только для единичного, но и для крупносерийного и массового производства деталей для различных ма­шин. В 1937 г. в станкостроении был завершен переход на индивидуальный электропривод, что по тому времени явилось большим техническим дости­жением.

Уже перед Великой Отечественной войной Совет­ский Союз был крупкой станкостроительной державой, обеспечива­ющей выпуск необходимого количества универсальных и специаль­ных станков, большого числа автоматических станочных линий для ведущих отраслей машиностроения. Под руководством академика В. И. Дикушина были разработаны теоретические основы агрегати­рования, реализованные в конструкциях многошпиндельных агре­гатных станков и в автоматических линиях для обработки корпусных деталей. Профессора Н.С. Ачеркан и Н.В. Игнатьев опубликовали важнейшие положения о регулируемом главном приводе станков, а профессор Г.М. Головин разработал принципы кинематики станков.

Во время Великой Отечественной войны станкостроение вместе со всеми другими отраслями промышленности выпускало продукцию военного времени, а также специальные станки для ее производства. После войны началось восстановление и совершенствование различ­ных отраслей машиностроения на базе непрерывно увеличивающегося выпуска специальных станков, автоматов и автоматических линий.

В этот период крупнейшие теоретические разработки в области станкостроения были осуществлены в Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков, а также в Московском станкоинструментальном институте и в других организациях. Советские станкостроители освоили выпуск самых разнообразных станков, необходимых для различных отраслей машиностроения. Это станки особо высокой точности, обеспечивающие отклонения в долях микроме­тров, тяжелые станки для обработки крупных деталей размерами в несколько десятков метров, станки для физико-химических методов обработки, станки-автоматы для контурной программной обработки очень сложных по форме деталей.

Особое развитие получило числовое программное управление станками. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации. Станочный модуль способен обеспечивать обработку заготовок широкой номенклатуры в автономном режиме на основе малолюдной или даже безлюдной технологии.

Таким образом, современное станочное оборудование является базой для развития гибкого автоматизированного производства, резко повышающего производительность труда в условиях средне- и мелкосерийного производства.

Использование гибких производственных систем, состоящих из набора станков, манипуляторов, средств контроля, объединенных общим управлением от ЭВМ, дает возможность и в многономенклатурном крупносерийном производстве стимулировать научно-технический прогресс, быстрый и с минимальными затратами переход к новым, более совершенным образцам выпускаемой продукции. Переход от использования набора станков и других технологических машин к машинным системам в виде гибких производственных систем технологического оборудования помимо повышения производительности труда коренным образом изменяет весь характер машиностроительного производства. Создаются условия постепенного перехода к трудосберегающему производству при наивысшей степени автоматизации.

В дальнейшем в результате продолжения работ по комплексной автоматизации в мелкосерийном и серийном произ­водстве на основе применения станков с числовым программным управлением были созданы базовые комплексно-автоматизированные системыпо производству валов (АСВ) и корпусных деталей (АСК). Высокий уровень автоматизации рабочих и вспомогательных про­цессов, оптимальная подготовка и ведение производства, график работы в две смены, резкое сокращение численности рабочих и об­служивающего персонала, значительное облегчение условий труда и повышение культуры производства – принципы, которые легли в основу создания систем АСВ и АСК.

Совершенствование современных станков должно обеспечивать повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений при соответствующем повышении мощности привода главного движения. Исключительное значение приобретает повышение надежности станков за счет насыщения их средствами контроля и измерения, а также введения в станки систем диагностирования.

Повышение скоростей рабочих и вспомогательных движений связано с дальнейшим совершенствованием привода станков, шпиндельных узлов, тяговых устройств и направляющих прямолинейного движения. Применение композиционных материалов для режущих инструментов позволяет уже сейчас реализовать скорость резания до 1,5 – 2 км/мин, а скорость подачи довести до 20 – 30 м/мин. Дальнейшее повышение скоростей потребует поиска новых конструкций, использующих иные физические принципы и обеспечивающих высокую работоспособность ответственных станочных узлов.

Применение станочных модулей возможно только при полной автоматизации всех вспомогательных операций за счет широкого использования манипуляторов и промышленных роботов. Это относится к операциям, связанным со сменой заготовок, режущих инструментов, технологической оснастки, с операциями измерения заготовки, инструмента, с операциями дробления и удаления стружки из рабочей зоны станка.

Оснащение станков гибкого автоматизированного производства различными контрольными и измерительными устройствами является необходимым условием их надежной работы, особенно в автономном автоматизированном режиме. В современных станках используют широкий набор средств измерения, иногда очень точных, таких, например, как лазерные интерферометры, для сбора текущей инфор­мации о состоянии станка, инструмента, вспомогательных устройств и для получения достоверных данных об исправной работе.

Современные металлорежущие станки обеспечивают исключи­тельно высокую точность обработанных деталей. Ответственные по­верхности наиболее важных деталей машин и приборов обрабатывают на станках с погрешностью в долях микрометров, а шерохова­тость поверхности при алмазном точении не превышает сотых долей микрометра. Требования к точности в машиностроении постоянно растут, и это, в свою очередь, ставит новые задачи перед преци­зионным станкостроением.

Специалисты в области металло­режущих станков и инструментов находятся на одном из самых ответственных участков всего научно-технического прогресса. 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.

Большой вклад в разви­тие и распространение знаний по тех­нологическому оборудованию станкостроения внесли высококвалифицированные специалисты: П.Н. Белянин, А.З. Ба­бушкин, В.П. Бобров, С.Н. Власов, Л.И. Волчкевич, А.Л. Деря­бин, П.И. Завгороднев, Е.И. Зазерский, Л.М. Кордыш, М.М. Кузнецов, В.Л. Косовский, С. Е. Локтева, А.А. Маталин, Р.X. Махмутов, В.Ю. Новиков, В.Э. Пуш, В.А. Ратмиров, А.Г. Схиртладзе, В.Н. Фещенко, Б.И. Черпаков, Ю.С. Шарин, Н.Н. Чернов, Ю.М. Ермаков, Б.Н. Фролов и др.

В настоящее время и в обозримом будущем потребуется создание новых моделей станков, станочных модулей, гибких производствен­ных систем, поэтому будущие специалисты-станкостроители должны владеть основами конструирования станков и их важнейших узлов. Для успешного применения вычислительной техники при конструи­ровании необходимо хорошо знать содержание процесса проектиро­вания всех видов станочного оборудования, владеть методами его моделирования и оптимизации.

Современный станок органически соединил технологическую машину для размерной обработки с управляющей вычислительной машиной на основе микропроцессора. Поэтому специалист-станкост­роитель должен хорошо понимать принципы числового программного управления станками, владеть навыками подготовки и контроля управляющих программ.

 

1.2. Современное состояние и ведущие станкостроительные

предприятия Республики Беларусь

Собственное станкостроение в Беларуси многие годы обеспечивало количественное и качественное развитие других отраслей, играя ключевую роль в обновлении парка технологического оборудования. В настоящее время оно представлено хозяйственной группой «Белстанкоинструмент», объединяющей 25 предприятий и организаций, в числе которых станкостроительные и инструментальные заводы, предприятия по производству универсальной технологической оснастки, кузнечно-прессового и литейного оборудования, специальное конструкторское бюро (СКБ), научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт.

Номенклатура производимых станков охватывает все 9 групп по принятой в станкостроении классификации, а также деревообрабатывающие станки, что позволяет удовлетворить технические потребности предприятий различных отраслей. Кроме продукции технического назначения станкостроительные заводы осуществляют капитальный ремонт и модернизацию металлообрабатывающего оборудования, выпускают и потребительские товары, среди которых бытовые деревообрабатывающие станки, режущий инструмент, запасные части к легковым автомобилям и др.

Станкостроение в Республике Беларусь является важной составной частью машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности нашей страны, которая в свою очередь включена в промышленный комплекс Республики Беларусь.

Промышленный комплекс является важнейшим межотраслевым комплексом национальной экономики. На его долю приходится 28,8% валового внутреннего продукта, 35,8% основных фондов, с промышленным производством связано 27% занятого населения страны. Промышленности принадлежит решающая роль в развитии национальной экономики, она определяет масштабы, структуру и территориальную организацию производительных сил.

Машиностроительная и металлообрабатывающая промышленность является ведущей отраслью национальной экономики и служит одним из основных источников валового внутреннего продукта и валютных поступлений. В ней создается 22,2% стоимости произведенной промышленной продукции, сосредоточено 20,0% промышленно-производственных основных фондов, занято 86,3% общей численности промышленно-производственного персонала страны.

Станкостроительная и инструментальная промышленность является базовой подотраслью научно-технического прогресса в машиностроении. В настоящее время номенклатура выпускаемой продукции включает примерно 350 типоразмеров металлорежущих станков, 60 типоразмеров деревообрабатывающих станков, 45 типоразмеров кузнечно-прессовых машин. Удельный вес продукции, поставляемой на экспорт, составляет более 40%, в том числе в страны СНГ – 36%, в дальнее зарубежье – 4–5%.

Известно, что во времена СССР станкостроительная отрасль Беларуси была одной из самых развитых в Союзе: ею выпускались станки более 400 типоразмеров. Общий объем производства составлял почти 18 000 единиц металлообрабатывающего оборудования в год, или 15–18 % общесоюзного выпуска и было представлено 36 предприятиями и организациями.

Снижение спроса на дорогостоящее наукоемкое оборудование вследствие общего спада производства в период экономического кризиса 1991–1995 гг. негативно сказалось на станкостроительной и инструментальной промышленности. Производство станков отброшено кризисом к уровню 1950-х годов. Последовавшая затем, особенно в 1999–2002 гг., значительная государственная поддержка в виде налогового кредита, льгот по таможенным пошлинам и другие преференции позволили ряду предприятий стабилизировать производство, освоить новые конкурентоспособные изделия. В итоге выпуск металлорежущих станков к 2010 г. был увеличен на 43,4% по сравнению с 1995 г. Однако финансово-экономическое положение большинства предприятий остается сложным, продукция – низкорентабельной, отсутствие у потребителей реальных средств на перевооружение станочного парка сдерживает развитие подотрасли.

Сегодня станочный парк в Беларуси насчитывает около 140000 единиц всех типоразмеров. Физический износ основных типов станков - финишных, координатно-расточных, зуборезных — составляет от 80 до 90 %. Естественно, технический прогресс в отрасли невозможен без обновления этого парка.

Серьезной проблемой станкостроения в настоящее время является 75% изношенность фондов машиностроения, его основные фонды производства пришли в критическое состояние - отслужили свой срок более 20 лет

Ведущими станкостроительными предприятиями Республики Беларусь являются:

1. Барановичский завод автоматических линий. Выпускает автоматические линии, агрегатные станки, специальные деревообрабатывающие станки.

2. Витебский завод заточных станков (ВИЗАС). Производит: универсально-заточные станки; универсально-заточные станки с ЧПУ; специализированные станки для заточки протяжек, червячных фрез, зуборезных головок, фрезерных головок, дисковых пил, сверл, зенкеров, метчиков, плашек и др. инструментов.

3. Витебский станкостроительный завод (ВИСТАН). Производит базовые бесцентровошлифовальные станки с неподвижной бабкой шлифовального круга, токарные универсальные, круглошлифовальные центровые, зубошлицефрезерные, зубодолбежные и закругляющие, зубообрабатывающих станков с ЧПУ и др. станки.

4. Гомельский станкостроительный завод им. С.М. Кирова (Станкогомель). Выпускает обрабатывающие центры, консольно-фрезерные, долбежные станки, станки для механической обработки торцов труб магистральных трубопроводов, правильно отрезной автомат.

5. Гомельский завод станочных узлов. Выпускает: токарно-винторезные станки, вертикально и радиально-сверлильные станки, настольные фрезерно-сверлильные станки, настольно-сверлильные станки обдирочно-шлифовальные станки, узлы для токарных станков, автоматические головки для станков с ЧПУ.

6. Минский станкостроительный завод им. Кирова. Производит: протяжные станки различного назначения; отрезные круглопильные и ленточнопильные станки для резки черных и цветных металлов; деревообрабатывающие станки различного назначения.

7. Минский завод автоматических линий им. Машерова. Производит: автоматические линии для обработки корпусных деталей; автоматические линии из вертикальных токарных станков, агрегатные станки для обработки различных деталей, специальные станки по заказу, полуавтоматы отрезные круглопильные, специальные станки для обработки деталей водопроводной арматуры, токарные вертикальные станки с ЧПУ, деревообрабатывающие станки, станки для мебельной промышленности, широкоуниверсальный станок (точение, фрезерование, строгание, сверление).

8. Молодечненский станкостроительный завод (МСЗ). Выпускает: настольные вертикально-сверлильные станки; резьбонарезной автомат, гайконарезные автоматы; балансировочный станок, центровально-подрезные станки.

 

1.3. Общие сведения о металлорежущих станках

Металлообра­батывающий (металлорежущий) станок (МРС) - это машина, предназначенная для обра­ботки заготовок в целях образования заданных поверхностей пу­тем снятия стружки или путем пластической деформации.

Об­работка на металлорежущих станках производится преимущественно путем резания лезвий­ным или абразивным инструментом. Получили распространение станки для обработки заготовок электрофизическими методами. Станки применяют также для выглаживания поверхности дета­ли, для обкатывания поверхности роликами. Металлорежущие станки осуществляют резание и неметаллических материалов, таких как керамика, стек­ло и другие материалы.

Помимо основной рабочей операции, связанной с изменением формы и размеров заготовки, на станке необходимо осуществлять вспомога­тельные операции для смены заготовок, их зажима, измерения, опера­ции по смене режущего инструмента, контроля его состояния и со­стояния всего станка. В связи с большим разнообразием функций, вы­полняемых на станках, их целесообразно рассматривать как систему, состоящую из нескольких функциональных подсистем (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Структурная схема станка: I0, I1 – входная и выходная информация; М0 – заготовка; М1 – изделие (деталь); Е – энергия; 1 – подсистема управления; 2 – подсистема контроля; 3 – подсистема манипулирования; 4 – подсистема обработки

Подсистема манипулирования обеспечивает доставку заготовок к месту обработки, их зажим в заданной позиции, перемещение к месту контроля и измерения и, наконец, вывод готовых изделий из рабочей зоны станка. Таким образом, подсистема манипулирования обеспечивает поток материала, проходящего через рабочую зону «ганка в процессе его обработки. Дополнительные функции под­системы манипулирования необходимы также для смены режущих инструментов и дополнительных приспособлений. Подсистема управ­ления на основе входной внешней информации и дополнительной внутренней текущей информации от контрольных и измерительных устройств обеспечивает правильное функционирование всех осталь­ных подсистем в соответствии с поставленной задачей. Входная информация поступает в виде чертежа, маршрутной технологии или заранее подготовленной управляющей программы.

Текущая информация о правильности состояния и поведения всей технологической системы (станка, инструмента, манипуляторов, вспомогательных устройств) поступает в подсистему управления при ручном управлении от органов чувств оператора, а при автома­тизации контрольных функций — от соответствующих преобразова­телей (датчиков) подсистемы контроля. Выходная информация дает сведения о фактических размерах обработанной на станке детали по результатам ее измерения.

Собственно станок подразделяется на несколько важнейших частей, обычно называемых узлами. Главный привод станка сообщает движение инструменту или заготовке для осуществления процесса резания с соответствующей скоростью. У подавляющего большин­ства станков главный привод (рисунок 1.2) сообщает вращательное дви­жение шпинделю, в котором закреплен режущий инструмент либо заготовка.

Рисунок 1.2 – Основные узлы (сборочные единицы) металлорежущего станка: 1 – главный привод; 2 – базовые детали; 3 – приводы подач

Привод подачи необходим для перемещения инструмента отно­сительно заготовки для формирования обрабатываемой поверхности.

У подавляющего большинства станков привод подачи сообщает узлу станка прямолинейное движение. Сочетанием нескольких пря­молинейных, а иногда и вращательных движений можно реализовать любую пространственную траекторию.

Привод позиционирования необходим во многих станках для перемещения того или иного узла станка из некоторой исходной позиции в другую заданную позицию, например, при последовательной обработке нескольких отверстий или нескольких параллельных плоскостей на одной и той же заготовке. Во многих современных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) функции приводов подачи и позиционирования выполняет один общий привод.

Несущая система станка состоит из последовательного набора соединенных между собой базовых деталей. Соединения могут быть неподвижными (стыки) или подвижными (направляющие). Несущая система обеспечивает правильность взаимного расположения ре­жущего инструмента и заготовки под воздействием силовых и тем­пературных факторов.

Манипулирующие устройства необходимы для автоматизации различных вспомогательных движений в станке для смены загото­вок, их зажима, перемещения или поворота, смены режущих инстру­ментов, удаления стружки и т. п. Современный многооперационный станок имеет набор манипуляторов, транспортеров, поворотных устройств, а в некоторых случаях обслуживается универсальным манипулятором с программным управлением (промышленным робо­том).

Контрольные и измерительные устройства необходимы в станке для автоматизации наблюдения за правильностью его работы. С по­мощью них контролируют состояние наиболее ответственных частей станка, работоспособность режущего инструмента, измеряют заго­товки и изделие. При достаточно высоком уровне автоматизации результаты контроля измерения поступают в управляющее устрой­ство, а оттуда в виде управляющих сигналов корректируют положе­ние узлов станка.

Устройство управления может быть с ручным обслуживанием оператором, с механической системой управления или с ЧПУ.

Станки с ЧПУ должны обеспечивать высокую точность и скорость отработки перемещений заданных УП, а также со­хранять эту точность в заданных пределах при длительной экс­плуатации. Конструкция станков с ЧПУ, как правило, обеспе­чивает совмещение различных видов обработки, автоматизацию загрузки заготовок и выгрузки деталей, автоматическое или ди­станционное управление сменой инструмента, возможность встройки в общую автоматическую систему управления. Высо­кая точность обработки определяется точностью изготовления и жесткостью станка. В конструкциях станков с ЧПУ используют короткие кинематические цепи, что повышает статическую и динамическую жесткость станков. Для всех исполнительных органов применяют автоматические приводы с минимально возможным числом механических передач. Эти приводы долж­ны иметь высокое быстродействие. Точность станков с ЧПУ по­вышается в результате устранения зазоров передаточных меха­низмов приводов, уменьшения потерь на трение в направляю­щих и механизмах, повышения виброустойчивости, снижения тепловых деформаций.

Узлы, входящие в состав станков с ЧПУ, подразделяются на следующие основные группы: 1) базовые (станина, стойки, колонны, поперечины), определяющие относительное располо­жение остальных узлов; 2) узлы, несущие заготовку и опреде­ляющие характер ее движения в процессе обработки (стол, пе­редняя и задняя бабки, ползун); 3) узлы, несущие инструмент и определяющие его положение относительно заготовки (суппорт, револьверная головка, бабка инструментального шпинделя); 4) приводы СЧПУ.

В конструкциях современных станков применяют сле­дующие унифицированные узлы, использование которых сни­жает стоимость изготовления, эксплуатации и ремонта станков: автоматические коробки скоростей; комплексные электропри­воды, с асинхронными электродвигателями и электродвигателя­ми постоянного тока; механические вариаторы; электромагнит­ные и тормозные муфты; беззазорные редукторы; передачи винт-гайка качения; гидростатические передачи; гидропанели; инструментальные головки и блоки; резцедержатели; револьвер­ные головки; системы подачи СОЖ; УЧПУ и др.

Органы управления станков с ЧПУ выполняют в виде электрических кнопок, переключателей, тумблеров. Обычно станок с ЧПУ оснащен двумя или тремя пультами управления: один размещен на УЧПУ, второй (оперативный) - вблизи ис­полнительных органов станка, третий, предназначенный для включения станка и его основных систем, может быть располо­жен вдали от станка.

Приводы подач станков с ЧПУ содержат зубчато-реечные, зубчато-червячные и шариковинтовые передачи с ав­томатической выборкой зазоров.

ДОС как устройство обратной связи (выдающее инфор­мацию о величине фактического перемещения, положения и скорости ИО станка) входит в систему путевого контроля, включенную в измерительную схему и схему формирования вы­ходного сигнала. Эти схемы являются устройствами согласова­ния ДОС с основными узлами УЧПУ. ДОС подразделяют на абсолютные и циклические. В отечественных станках с ЧПУ в качестве циклических ДОС применяют преобразователи, измеряющие линейные перемещения и построенные на основе сельсинов.

Сельсин - вращающийся трансформатор с воздушным зазором, у которого при вращении ротора происходит измене­ние величины напряжения. В сельсине поворот ротора относи­тельно статора преобразуется в сдвиг фаз выходного и опорного напряжения.

Преобразователи на основе сельсинов являются датчи­ками обратной связи по углу поворота, поэтому их стыкуют не­посредственно с вращающимися элементами приводов подач станков или связывают с поступательно перемещающимися ИО станка через передачу «зубчатая рейка-шестерня». Стыковка ДОС с ИО станка представлена на рисунке 1.3. К данному типу ДОС относятся вращающиеся трансформаторы, развернутые сельси­ны, индуктосины.

К вспомогательным механизмам относятся устройства смены инструмента, уборки стружки, смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т.д. Для уборки стружки используют винтовые конвейеры, магнитные сепарато­ры и т.д. Для сокращения потерь времени при загрузке приме­няют приспособления, позволяющие одновременно устанавли­вать заготовку и снимать деталь во время обработк



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-11-10 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: