- •Конспект лекций
- •Оборудование машиностроительных производств
- •Содержание
- •Краткий исторический обзор, состояние и перспективы развития станкостроения
- •1 Общие сведения о металлорежущих станках
- •1.1 Назначение и структура металлорежущих станков
- •1.2 Классификация металлорежущих станков
- •1.3 Понятия о типаже, основных параметрах и размерных рядах станков
- •1.4 Система обозначений (нумерация) станков
- •1.5 Методы образования поверхностей деталей при обработке на металлорежущих станках
- •1.6 Движения в металлорежущих станках
- •1.7 Технико-экономические показатели станков
- •2 Основные узлы и механизмы станков
- •2.1 Базовые детали и направляющие
- •2.1.1 Назначение базовых деталей и направляющих
- •2.1.2 Виды базовых деталей
- •2.1.3 Материал для базовых деталей
- •2.1.4 Исполнения направляющих
- •2.1.5 Направляющие скольжения
- •2.1.6 Направляющие качения
- •2.1.7 Комбинированные направляющие
- •2.2 Приводы металлорежущих станков
- •2.2.1 Понятие о приводе. Кинематические пары, цепи, схемы
- •2.2.2 Зубчатые механизмы ступенчатого изменения скорости главного движения
- •2.2.3 Зубчатые механизмы ступенчатого изменения подач
- •2.2.4 Сменные зубчатые колёса
- •2.2.5 Механические вариаторы скоростей
- •2.2.6 Реверсивные механизмы
- •2.2.7 Механизмы прерывистого движения
- •2.2.7.1 Храповые механизмы
- •2.2.7.2 Мальтийские механизмы
- •2.2.7.3 Другие механизмы для осуществления периодических движений
- •2.2.8 Суммирующие механизмы
- •2.2.9 Механизмы обгона
- •2.2.10 Компоновки и конструктивные решения приводов главного движения
- •2.2.11 Ручное управление станками
- •2.3 Шпиндели и шпиндельные узлы
- •3 Кинематическая структура станков. Кинематический расчёт и настройка приводов
- •3.1 Кинематические связи в станках
- •3.2 Понятия о наладке и настройке станков
- •1 Оборот фрезы k/z оборота заготовки (или, сокращённо: 1 об.Фр k/z об.Заг).
- •3.3 Порядок настройки привода на требуемую скорость
- •3.4 Примеры кинематических решений универсальных станков
- •3.4.1 Вертикально-сверлильный станок
- •3.4.1.1 Привод главного движения (вращения шпинделя с инструментом)
- •3.4.1.2 Привод подачи (осевого перемещения шпинделя с инструментом)
- •3.4.2 Универсально-фрезерный станок
- •3.4.2.1 Привод главного движения (вращения шпинделя с инструментом)
- •3.4.2.2 Приводы подач (перемещений стола с заготовкой)
- •3.4.2.3 Приводы быстрых перемещений стола
- •3.4.3 Токарно-винторезный станок
- •3.4.3.1 Привод главного движения (вращения шпинделя с заготовкой)
- •3.4.3.2 Приводы подач, осуществляемых при включении ходового вала
- •3.4.3.3 Приводы винторезных подач
- •3.4.3.5 Приводы быстрых перемещений суппорта
- •3.5 Основные технические характеристики станков. Выбор кинематических характеристик
- •3.6 Регулирование частот вращения шпинделя
- •3.7 Геометрический ряд частот вращения
- •3.8 Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел. Стандартные значения знаменателей геометрических рядов
- •3.9 Кинематический расчёт приводов станков
- •3.9.1 Основные определения и зависимости
- •3.9.1.1 Структура привода
- •3.9.1.2 Порядок переключения групп передач
- •Значения чисел некоторых геометрических рядов в пределах 1-9500
- •Продолжение табл. 3.6
- •3.9.1.3 Взаимосвязь передаточных отношений в группах передач привода
- •3.9.1.4 Развёрнутые структурные формулы
- •3.9.1.5 Предельные величины передаточных отношений в группах передач
- •3.9.1.6 Диапазоны регулирования привода и отдельных групп передач
- •3.9.1.7 Наибольшее допустимое структурой значение знаменателя ряда
- •3.9.2 Графоаналитический метод определения передаточных отношений
- •3.9.2.1 Построение структурных сеток
- •3.9.2.2 Анализ структурных сеток и выбор оптимального варианта
- •3.9.2.3 Построение диаграммы (графика, картины) частот вращения валов привода
- •3.9.2.4 Выбор оптимального варианта дчв
- •3.9.3 Расчёт чисел зубьев передач групп
- •3.9.4 Особенности расчёта приводов со сменными обратимыми зубчатыми колёсами
- •3.9.5 Особенности расчёта приводов с многоскоростными электродвигателями
- •3.9.6 Расширение диапазона регулирования приводов
- •3.9.6.1 Приводы с переборами (ступенями возврата)
- •3.9.6.2 Приводы с перекрытием (повторением) части ступеней скорости шпинделя
- •3.9.6.3 Применение составных (ломаных) геометрических рядов
- •3.9.6.4 Приводы со сложенной структурой
- •3.9.7 Бесступенчатое регулирование скорости
- •3.9.8 Анализ кинематической структуры привода главного движения
- •3.9.9 Особенности расчета и проектирования коробок подач
- •4 Системы автоматического управления станками
- •4.1 Общие понятия
- •4.2 Классификация систем управления станками
- •4.3 Копировальные сау прямого действия
- •4.4 Системы управления с распределительными валами
- •4.5 Следящие сау
- •4.6 Системы циклового программного управления
- •4.7 Числовое программное управление (чпу)
- •4.8 Самоприспособляющиеся (адаптивные) системы управления
- •5 Станки токарной группы
- •5.1 Токарно-винторезные станки
- •5.3 Карусельные (токарно-карусельные) станки
- •5.2 Токарные станки
- •5.2 Револьверные (токарно-револьверные) станки
- •5.4 Токарно-затыловочные станки
- •5.5 Токарные станки с программным управлением
- •6 Фрезерные станки
- •7 Станки сверлильно-расточной группы
- •7.1 Сверлильные станки
- •7.1.1 Вертикально-сверлильные станки
- •7.1.3 Станки для сверления глубоких отверстий
- •7.2 Расточные станки
- •7.2.1 Универсальные горизонтально-расточные станки
- •7.2.1.1 Общие сведения
- •7.2.1.2 Кинематика станка модели 262а
- •7.2.2 Координатно-расточные станки
- •7.2.3 Отделочно-расточные (алмазно-расточные) станки
- •8 Строгальные, долбёжные и протяжные станки
- •8.1 Строгальные и долбёжные станки
- •9 Станки для абразивной обработки
- •9.1 Шлифовальные станки
- •9.1.1 Круглошлифовальные станки
- •9.1.2 Внутришлифовальные станки
- •9.1.3 Бесцентровошлифовальные станки
- •9.1.4 Плоскошлифовальные станки
- •9.1.5 Правка шлифовальных кругов
- •9.1.6 Шлифовальные станки с чпу
- •9.2 Отделочные процессы и станки
- •9.2.1 Хонингование
- •9.2.2 Суперфиниширование
- •9.2.3 Притирка
- •9.3 Заточные станки
- •10 Станки для электрофизических и электрохимических методов обработки
- •10.1 Назначение и область применения станков
- •10.2 Электроэрозионные станки
- •10.3 Ультразвуковые станки
- •11 Зубообрабатывающие станки
- •11.1 Классификация станков
- •11.2 Способы работы станков
- •11.2.1 Способ копирования
- •11.2.2. Способ обката
- •11.3 Зубофрезерные станки
- •11.3.1 Компоновки станков
- •11.3.2 Кинематика станка модели 5к32
- •11.3.3 Кинематическая настройка станка модели 5к32 на различные виды работ
- •11.4 Зубодолбёжные станки
- •1 Об.Долбяка оборотов заготовки,
- •1 Дв.Ход.ДолбSрад мм/дв.Х
- •11.5 Станки для нарезания конических зубчатых колёс
- •11.5.1 Нарезание конических колес с прямыми зубьями
- •11.5.2 Нарезание конических колес с круговыми зубьями
- •11.6 Зубозакругляющие станки
- •11.7 Зубоотделочные станки
- •11.8 Зубообрабатывающие станки с чпу
- •12 Резьбофрезерные станки
- •13 Токарные автоматы и полуавтоматы
- •13.1 Токарные одношпиндельные автоматы
- •13.1.1 Фасонно-отрезные автоматы
- •13.1.2 Автоматы продольного точения
- •13.1.3 Токарно-револьверные автоматы
- •13.2 Токарные горизонтальные многошпиндельные автоматы последовательного действия
- •13.4 Токарные вертикальные многопозиционные полуавтоматы. Шестишпиндельный полуавтомат мод. 1284
- •13.4.1 Назначение, принцип работы и компоновки полуавтоматов
- •13.4.3 Цикл работы станка мод. 1284
- •13.4.4 Устройство и работа отдельных механизмов и узлов полуавтомата
- •14 Агрегатные станки
- •15 Автоматические станочные линии
- •15.1 Основные понятия
- •15.2 Классификация автолиний
- •15.3 Типы и состав автоматических линий
- •15.4 Системы управления автолиниями
- •15.5 Транспортные устройства ал
- •16 Станки и станочные комплексы с числовым программным управлением
- •16.1 Станки с чпу. Обрабатывающие центры
- •16.1.1 Эффективность перехода в станках к чпу
- •16.1.2 Особенности устройства станков с чпу
- •16.1.3 Приводы подач станков с чпу
- •16.1.5 Шпиндельные группы станков с чпу
- •16.1.6 Накопители инструментов и обрабатываемых заготовок
- •16.1.7 Устройство, кинематика и работа обрабатывающего центра модели ир-500мф4
- •16.1.7.1 Назначение и возможности станка
- •16.1.7.2 Общее устройство и работа станка
- •16.1.7.3 Кинематика станка. Назначение гидроцилиндров
- •16.1.7.4 Устройство и работа некоторых механизмов станка
- •16.1.7.5 Цикл работы станка
- •А Цикл автоматической смены инструмента
- •Б Цикл автоматической смены спутников
- •16.2 Промышленные роботы
- •16.3 Гибкие производственные системы и интегрированные автоматизированные производства
- •17 Понятие об эксплуатации оборудования
- •Список литературы Основная литература
13.1.3 Токарно-револьверные автоматы
13.1.3.1 Токарно-револьверные автоматы (ТРА) предназначены для изготовления сложных деталей из пруткового материала или точных штучных заготовок. ТРА позволяют производить точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, центрование, сверление и развёртывание отверстий, накатывание рифлений, нарезание внутренней и наружной резьбы плашками и метчиками.
При установке дополнительных приспособлений возможно сверление отверстий со стороны отрезки, поперечное сверление, нарезание резьбы резцом или гребёнкой, фрезерование шлицев, граней.
13.1.3.2 По компоновке ТРА похожи на обычные револьверные станки. На станине И (см. рис. 13.5) размещаются: слева – неподвижная шпиндельная бабка К, в середине – поперечные суппорты (обычно их от 2 до 4, чаще 3 – передний, верхний и задний), справа – продольный суппорт Л, имеющий револьверную головку Н с горизонтальной поперечной осью поворота и с числом позиций 6-8. Станок имеет распределительный и вспомогательный управляющие механизмы (т.н. распределительный вал – РВ и вспомогательный вал – ВВ)
Обрабатываемый пруток находится в шпинделе и поддерживающем устройстве Р. Перемещение и зажим прутка осуществляется специальным механизмом.
В радиальных гнёздах револьверной головки устанавливаются державки с инструментами. В одной из позиций головки устанавливается упор для ограничения перемещения прутка до нужной величины. В ряде моделей автоматов предусмотрен качающийся упор, не связанный с револьверной головкой.
13.1.3.3 Обрабатываемый пруток в начале цикла автоматически подаётся до упора, зажимается и получает вращение (главное движение). Обработка производится инструментами револьверной головки с продольной их подачи и резцами поперечных суппортов при их поперечной подаче. После каждого перехода обработки револьверная головка отводится от прутка, поворачивается в следующую позицию и подводится к прутку. Цикл заканчивается отрезкой готовой детали.
В зависимости от выполняемой работы скорость и направление вращения шпинделя в требуемые моменты цикла могут автоматически переключаться.
Основным направлением вращения шпинделя на револьверных автоматах является левое, т.е. все переходы выполняются при левом направлении вращения шпинделя кроме (главным образом) нарезания правой резьбы. Последнее ведётся после переключения шпинделя на правое вращение.
13.1.3.4 Кинематика токарно-револьверного автомата модели 1136 (см. рис. 13.5):
1) Привод вращения шпинделя с прутком (об/мин).
Направление вращения – левое и правое. Изменение частоты вращения шпинделя в цикле производится переключением скоростной муфты М2, а изменение направления вращения и частоты – реверсивной муфты М1:
а) М1;
М2;
б) М1;
М2;
в) М1;
М2;
г) М1;
М2;
2) Привод
вспомогательного вала:
ВВ вращается с постоянной частотой. На нём находятся т.н. старт-стопные муфты М4-М7 (см. рис. 13.7) и от него осуществляются следующие холостые ходы:
- переключение муфт М1 и М2 – производится за пол-оборота цилиндрических кулачков, включаемых соответственно муфтами М4 и М5;
- перемещение и зажим прутка материала – производится за один оборот вала перемещения и зажима, движение на который передается при включении муфты М6 через передачу 36:72;
- поворот (переключение) револьверной головки для смены позиции – производится мальтийским механизмом за один оборот кривошипного вала с водилом, движение на который передаётся при включении муфты М7 через колёса 57,76,38,23,46. Перед поворотом револьверной головки происходит быстрый отвод суппорта за счёт складывания кривошипа с шатуном (см. рис. 13.8), а после поворота – быстрый подвод за счёт их распрямления;
3) Привод распределительного вала (об/мин):
где Тц –
время цикла, с.
Рабочие и холостые перемещения суппортов производятся от кулачков РВ. На нём находятся также барабаны а,д,е с переставными кулачками – ригелями – для подачи команд на включение старт-стопных муфт ВВ.
4) Перемещение и зажим прутка материала:
В уравнениях по п/п. 4,5,6: nп и nк – частоты вращения валов перемещения и зажима материала и кривошипного, tп, tм, tрг - времена соответствующих переключений.
5) Переключение
муфт М1 и М2:
.
6) Переключение револьверной головки:
13.1.3.5 Устройство и работа механизмов автомата
А. Механизм перемещения и зажима прутка (см. рис. 13.6)
На рисунке представлен разрез шпиндельного узла без показа устройств для передачи движения на шпиндель.
Положение деталей узла соответствует: над осью – разжиму, под осью – зажиму прутка.
Цикл работы механизма следующий:
1) перемещение подающей цанги 7 влево при зажатом прутке;
2) раскрытие зажимной цанги 15;
3) перемещение цанги 7 вместе с прутком вправо до контакта прутка с упором револьверной головки;
4) зажим прутка цангой 15.
Перемещение подающих цанги, трубы и салазок (поз. 7, 6 и 5) производится от кулачка 2 рычагом 4.
Раскрытие цанги 15 и разжим прутка происходит при перемещении деталей 13 и 12 влево пружиной 14, а зажим – вправо фасонными рычагами 11. То или иное становится возможным при смещении от кулачка 1 рычагом 3 муфты 10 соответственно вправо или влево. В первом случае устраняется препятствие для поворота рычагов 11 от действия пружины 14, во втором – при утапливании длинных отростков рычагов они поворачиваются вокруг точек контакта своих носиков с фланцем втулки 9 и пятками перемещают детали 12 и 13 вправо. Регулирование силы зажима прутка производится при изменении осевого положения этих точек перемещением втулки 9 посредством гаек 8.
Б. Старт-стопные (n-оборотные) муфты ВВ и механизм их периодического срабатывания (на примере муфты М7 включения поворота револьверной головки) (см. рис. 13.7)
Полумуфта 2 закреплена на ВВ. На полумуфте 3 ступени 4 и 5 образуют фигурный паз, в который входит выводящий палец 9 рычага 10. При взаимодействии одного из трёх выступов ступени 5 с пальцем 9 полумуфта 3 отводится вправо, расцепляясь с полумуфтой 2. При выводе пальца 9 из фигурного паза пружина 8 перемещает полумуфту 3 влево до соединения обоих полумуфт. В расцепленном положении фиксация полумуфты 3 производится подпружиненным стопором 11, заскакивающим в одну из трёх канавок на ступени 4.
Команды на включение муфты поступают с РВ. Для этой цели на РВ закреплен барабан 15 (на ритс. 13.5 – е) с переставными кулачками – ригелями 14.
При вращении РВ очередной кулачок 14 в требуемый момент цикла поднимает правое плечо рычага 10, при этом находящийся на левом плече рычага выводящий палец 9 опускается, освобождая полумуфту 3, которая смещается пружиной 8 влево, муфта включается и колесо Z=57 передаёт движение колесу Z=76.
Переключение револьверной головки происходит за один оборот колеса Z=76. Для этого колесо Z=57 должно сделать 76/57=4/3 оборота и остановиться, т.е. полумуфта через 4/3 оборота должна остановиться. Для обеспечения такого останова фигурный паз имеет три выступа, а рычаг 10 - отросток с упором 12. Упор взаимодействует со срезанным диском 13, закрепленным на оси колеса Z=76. Срез диска 13 позволяет пальцу 9 западать в фигурный паз только после примерно 3/4 оборота диска. При этом муфта совершает (3/4)(76/57)=1 оборот.
На следующей 1/3 оборота муфты происходит взаимодействие выступа фигурного паза с пальцем 9, смещение полумуфты 3 вправо и отключение старт-стопной муфты.
Таким образом, каждое переключение револьверной головки совершается за 4/3 оборота BB.
В. Механизм переключения револьверной головки (см. рис. 13.8 и 13.5)
Рабочий ход продольного (револьверного) суппорта 2 осуществляется от кулачка 11, профиль которого состоит из шести (по числу позиций) отдельных рабочих участков. Выступы кулачка воздействуют на ролик 10 рычага 9 с сектором, поворачивая последний и смещая влево рейку 8, связанную шатуном 7 с кривошипом 5 кривошипного валика 4.
При этом шатун и кривошип находятся в "мёртвом" положении (вытянуты в одну линию). Невозможность произвольного складывания кривошипа с шатуном обеспечивается стопорением полумуфты с фигурным пазом. Кривошипный валик смонтирован в револьверном суппорте. В результате вместе с рейкой будет перемещаться и револьверный суппорт.
По окончании рабочего хода ролик 10 проваливается во впадину на кулачке 11 и пружина 13 отводит суппорт вправо. Ролик 10 попадает на цилиндрический участок кулачка, в результате при дальнейшем вращении РВ 12 рейка 8 перемещаться не будет. В это время срабатывает старт-стопная муфта М7 ВВ, которая включает кинематическую цепь вращения кривошипного валика с водилом мальтийского механизма, и валик совершает один оборот.
За этот оборот палец водила, взаимодействуя с мальтийским крестом 3, поворачивает револьверную головку 1 на 1/6 часть оборота, а кривошип с шатуном, складываясь и распрямляясь, обеспечивают отвод и подвод револьверного суппорта. Причём непосредственно переключение револьверной головки происходит за средние 120° поворота кривошипного валика, а на отвод и подвод затрачивается по 180° его поворота.
На кривошипном валике установлен кулачок, управляющий через рычажную систему фиксатором револьверной головки.
