- •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
14 Агрегатные станки
А Специальный станок, построенный для обработки какого-либо изделия, рентабелен при условии такой продолжительности его эксплуатации, в течение которой окупятся все расходы, связанные с его изготовлением.
Быстрое развитие техники часто нарушает всё предварительные расчеты, и изделия, которые рассчитывали производить в течение нескольких лет иногда снимаются с производства через короткий срок. Специальные станки снимаются вследствие этого с производства в некоторых случаях задолго до истечения срока их амортизации. Это обстоятельство побудило станкостроителей искать новые пути создания специальных станков, в особенности для крупносерийного и массового производства. Очень удачным решением вопроса оказалось изготовление агрегатных станков.
Агрегатными называются специальные станки, собранные в основном из стандартных и унифицированных узлов и деталей.
Имея высокую производительность, агрегатные станки могут перестраиваться на выпуск нового изделия, что соответствует тенденции современного машиностроения к частой смене выпускаемых изделий.
При изготовлении станков из агрегатных узлов обеспечивается:
а) быстрота проектирования и изготовления станков;
б) упрощение монтажа и демонтажа станков;
в) снижение себестоимости станков, поскольку производство стандартных деталей и узлов может быть серийным;
г) упрощение и удешевление ремонта станков.
Весьма часто автоматические линии компонуются из агрегатных узлов и станков, что позволяет уменьшить время их изготовления.
На агрегатных станках осуществляют многоинструментную обработку деталей сверлильно-расточным, резьбонарезным, фрезерным, токарным, шлифовальным и другими инструментами. Чаще встречаются станки, производящие сверлильные, резьбонарезные и расточные операции.
Б Агрегатные станки могут быть:
- односторонними и многосторонними;
- одношпиндельными и многошпиндельными;
- однопозиционными и многопозиционными;
- с компоновкой: горизонтальной, вертикальной, наклонной, комбинированной.
Примеры компоновок и основные узлы агрегатных станков показаны на рис. 14.1.
Стандартными являются все узлы, кроме приспособлений 4, кондукторных плит 7 и, отчасти, шпиндельных коробок 3.
Шпиндельные коробки и насадки служат для размещения рабочих шпинделей и передачи движения на них от выходного вала силовой головки.
Для этого в корпусе коробки размещают нужное количество шпинделей и промежуточных валиков с шестернями. Ряд размеров шпиндельных коробок нормализован, а отверстия под подшипники валов и шпинделей растачиваются в соответствии с требованиями конкретного случая.
Насадками называют шпиндельные коробки, применяемые с силовыми головками, имеющими выдвижную пиноль.
В Силовые головки бывают самодействующие и несамодействующие. Силовая самодействующая головка имеет приводы главного движения и подачи, несамодействующая – только привод главного движения, а привод подачи является самостоятельным узлом, к головке не относящимся. Его обычно устанавливают в станине станка либо выполняют в виде так называемого силового стола (поз. 11 на рис. 14.1).
Подача инструментов силовой головки может осуществляться перемещением её корпуса или перемещением пиноли с насадкой при неподвижном корпусе.
Привод подачи самодействующих головок осуществляется:
а) гидро- или, реже, пневмоцилиндром – при ходе до 1500 мм;
б) винтовой или, реже, реечно-зубчатой парой – при ходах порядка 300-700 мм;
в) цилиндрическим кулачком – при ходе до 300 мм;
г) плоским кулачком – при ходе до 150 мм.
При малых ходах – 1-2 мм – может применяться термодинамический привод, в котором для получения непрерывной медленной (до 1 мм/мин) плавной подачи используется свойство металлов удлиняться при нагревании, и магнитострикционный привод, основанный на использовании эффекта изменения длины ферромагнитного стержня в направлении оси возбужденного в нём магнитного поля.
Агрегатные станки, спроектированные и изготовленные для обработки определённой детали, используются в массовом производстве.
Г Для эффективного использования в серийном производстве выпускаются переналаживаемые агрегатные станки.
Рассмотрим некоторые возможные варианты переналаживаемых агрегатных станков.
На одном из таких станков, оснащённом набором многошпиндельных инструментальных головок (рис. 14.2) легко осуществим переход на обработку других деталей, если, например, каждая головка 4 настроена на обработку определенной детали. Подобные станки экономически эффективны при числе переналадок до 10-12 в месяц. При большем числе переналадок целесообразны агрегатные станки с ЧПУ и автоматической сменой инструмента.
На станке с ЧПУ силовая головка 1 оснащена инструментальным магазином 2 и манипулятором 3 (рис. 14.3). Во время обработки детали очередным инструментом, закрепленном в шпинделе 4, инструментальный магазин медленно поворачивается для поиска следующего по программе инструмента и подвода этого инструмента в позицию, ближайшую к шпинделю. Манипулятор с двумя выдвижными захватами осуществляет замену инструмента после завершения очередного перехода обработки.
Имеются модели многоинструментных агрегатных станков с ЧПУ, в которых осуществляется автоматическая смена шпиндельных коробок. Такие станки обладают универсальностью одноинструментных многооперационных станков (так называемых обрабатывающих центров) и производительностью многоинструментных специальных. Возможная компоновка такого станка показана на рис. 14.4. Для настройки станка следует заложить соответствующую программу в устройство ЧПУ, установить зажимное приспособление на стол 5 и загрузить в магазин 9 необходимый комплект шпиндельных коробок. Последнее производится с помощью загрузочного устройства 11, имеющего поворотную платформу и подъёмную каретку, перемещающуюся по стойке устройства.
При работе станка требуемая шпиндельная коробка подводится магазином 9 в позицию, где её захватывает перегружатель 8 и подводит в зону действия манипулятора 6. Манипулятор производит смену шпиндельной коробки на силовой головке, а перегружатель устанавливает отработавшую коробку в магазин. При смене коробок заготовке вместе со столами 4 и 5 сообщается необходимое поперечное и угловое перемещение.
