9. Станочный парк турбинных заводов

Основной вид оборудования любого машиностроительного и, следова­тельно, турбиностроительного завода — это металлорежущие станки. Металлор­ежущий станок - машина для обработки резанием металлических и других ма­териалов, полуфабрикатов или заготовок с целью получения из них изделий путем снятия стружки металлорежущим инструментом.

Металлорежущий инструмент - орудие производства для изменения формы и размеров обрабатываемой заготовки путем удаления части материала в виде стружки с целью получения готовой детали или полуфабриката.

От выбранного станка и инструмента, их типа, степени совершенства и соответствия поставленным задачам зависит эффективность технологического процесса. Постоянная модернизация станочного парка и инструмента пред­определяет научно-технический прогресс.

Металлорежущие станки выбирают по различным классификационным признакам.

Станки подразделяются: по специализации:

-универсальные (для выполнения разнообразных операций на изделиях широкой номенклатуры);

-широкого назначения (для выполнения ограниченного числа операций на изделиях широкой номенклатуры);

-специализированные (для обработки однотипных изделий разных раз­меров);

• специальные (для обработки изделий одного типоразмера);

-агрегатные (специальные, состоящие из нормализованных деталей, уз­лов, силовых головок);

по управлению:

• с ручным управлением (вручную производится загрузка и установка за­готовок, пуск, переключение режима обработки, холостые движения, снятие изделия);

• полуавтоматы (вручную установка заготовок, пуск, снятие изделия, ав­томатически остальные движения цикла);

35

-автоматы (автоматически все рабочие и холостые движения; человек осуществляет контроль за циклом работы);

• автоматические линии (группы автоматов, объединенные системой транспортировки заготовок от одного к другому);

-станки с числовым программным управлением (закодированная про­грамма, введенная в станок и посылающая преобразованные импульсы на ис­полнительные и управляющие механизмы, обеспечивает все рабочие и холо­стые движения); по точности:

-нормальной точности - Н (большинство универсальных металлорежу­щих станков);

• повышенной точности - П (изготавливают на базе станков нормальной точности);

• высокой точности - В;

• особо высокой точности - А;

• особо точные - С; по массе:

• легкие (до 1 т);

• средние (до 10 т);

• тяжелые (10-100 т);

-уникальные (свыше 100 т).

Наконец, станки подразделяются по характеру выполняемых работ и применяемого режущего инструмента (например: токарный, фрезерный, раз­резной, расточный, долбежный, карусельный, сверлильный, шлифовальный, строгальный, протяжный и т. д.).

Рассмотрим подробнее некоторые из них.

Токарные станки. Главным движением является вращение заготовки, режущие инструменты (обычно однолезвийные) закрепляются, с возможностью регулирования положения, на неподвижной станине (рис. 1). Заготовка закреп­ляется либо в патроне шпинделя, либо в центрах передней и задней бабки. Ско­рость подачи может регулироваться вручную или автоматически посредством ряда клиноременных или зубчатых передач, приводящих в движение ходовой винт и поперечные салазки суппорта. Скорость вращения заготовки регулиру-

36

ется в широких пределах в соответствии с выбранными режимами резания. Приводной электродвигатель может иметь как фиксированную, так и перемен­ную частоту вращения. На токарных станках (а они составляют основу станоч­ного парка) обычно выполняют операции обработки цилиндрических поверх­ностей, поперечной обточки и обрезки, нарезания винтовой резьбы и расточки осевых отверстий.

2

Рис. 1. Универсальный токарно-винторезный станок:

1 — передня* бабка; 2 — планшайба; 3 - заготовка (вал); 4 - резцедержатель;

5 - резец; 6 - суппорт; 7 - задняя бабка; 8 - делительная головка;

9 - поперечная подача; 10 - токарный хомутик

Существуют токарные станки разных видов, типов и размеров. Токарно­револьверный станок, часто применяемый для изготовления одинаковых дета­лей, снабжается несколькими режущими инструментами, закрепленными в по­воротном (револьверном) суппорте. Блок управления револьверного токарного станка с ЧПУ дает команды движения шпинделя, поворота и перемещения ре­вольверных суппортов, перемещения задней бабки. В тех случаях, когда очень велик вес заготовки или ее форма такова, что заготовку легче обрабатывать на горизонтальном столе, применяют большие токарно-карусельные станки. Рабо­чий стол такого станка вращается вместе с заготовкой, а режущие инструменты подаются либо сбоку, либо с торца заготовки.

Фрезерные станки. Универсальные станки с многолезвийным режущим инструментом - фрезой; главное движение - вращение фрезы. Шпиндель вер­

37

тикально-фрезерных станков, несущий фрезу, вертикален, но его во многих случаях можно устанавливать под углом к заготовке. Движение стола, осу­ществляемое вручную или с помощью механического привода, точно контро­лируется по градуированным лимбам на ходовых винтах и по прецизионным шкалам с оптическим увеличением.

Фрезерная оправка (вал, несущий фрезу) горизонтально-фрезерного стан­ка горизонтальна. Стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь с не­обходимой оснасткой, может быть либо простым, т. е. с перемещением по трем осям, либо универсальным, т. е. допускающим и угловые повороты.

Такие станки составляют основу станочного парка. Резец закреплен на поворотном суппорте, позволяющем автоматически или вручную подавать его вдоль или поперек детали, либо под углом при точении конических поверхно­стей.

На рис. 2 изображен горизонтально-фрезерный станок, выполняющий об­работку шпоночной канавки на небольшом валу. При выполнении резанья ра­бочий левой рукой перемещает стол вместе с деталью по горизонтали в про­дольном направлении, а правой рукой - по вертикали. То и другое, а также поперечная подача могут осуществляться автоматически.

Копировально-фрезерные станки обрабатывают сложные криволинейные поверхности, например, внутренних и наружных профилей турбинных лопаток, форм для литья под давлением и экструдирования. Индикаторный щуп прохо­дит по фигурному профилю копира, а рабочая фреза передает этот профиль об­рабатываемой детали.

На станках с ЧПУ предусматривается автоматическое управление пере­мещением стола и скоростью шпинделя. В некоторых случаях сам шпиндель устанавливается на салазках, допускающих его независимое перемещение в осевом или вертикальном направлении. Станок с ЧПУ такого типа позволяет серийно и с высокой точностью обрабатывать трехмерные поверхности, напри­мер, лопастей воздушных винтов и лопаток турбин.

Сверлильные станки, пожалуй, наиболее распространенный тип станков. Назначение их - просверливание и обработка отверстий, главные движения - вращение и подача режущего инструмента (сверла). Сверло подается вручную

38

или автоматически с переключением скорости подачи и вращения. В зависимо­сти от материала детали и сверла, глубины сверления и диаметра отверстия ча­стота вращения шпинделя может быть постоянной, имеющей ряд фиксирован­ных значений или переменной.

Сверлильные станки более широкого назначения оборудуются рабочим столом, который имеет двое салазок, перемещающихся под прямым углом друг к другу, устройство ЧГТУ для перемещения стола и управления подачей сверла и устройства для автоматической смены сверла. Существуют многошпиндель­ные сверлильные станки, работающие одновременно с несколькими сверлами, а также применяются сверлильные бабки с несколькими шпинделями, которые закрепляются в патроне одношпиндельного станка.

Рис. 2. Горизонтально-фрезерный станок:

1 - оправка; 2 - фреза; 3 - тиски; 4 - деталь; 5 - стол

Вертикально-сверлильный станок (рис. 3) один из самых простых ме­таллорежущих станков. Подача сверла может либо быть ручной, либо автома­тической. Стол вручную перемещается по вертикали (а в некоторых моделях и по радиусу). На схеме показана типичная операция - сверление спиральным сверлом малого отверстия в массивной заготовке.

39

Рис. 3. Вертикально-сверлильный станок:

1 - стол; 2 - тиски; 3 - деталь; 4 - сверло; 5 - автоматическая подача;

6 - ручная подача; 7 - переключение подачи

Разрезные станки предназначены для разрезания и распиловки сортово­го проката: прутков, уголков, швеллеров, балок. Режущим инструментом слу­жат сегментная дисковая пила, абразивные диски или ножовочное полотно. Ав­томатические разрезные станки работают на разных скоростях, оборудуются устройствами периодической подачи заготовки и системами двухкоординатно­го управления рабочим столом.

Другие виды станков. К ним относятся строгальные, протяжные, зубо­резные и другие виды станков. Последние предназначаются для нарезания зуб­чатых колес различных типов - цилиндрических с прямыми и косыми зубьями, конических, шевронных, червячных, - применяемых в современном машино­строении. Протяжные станки используются для точной обработки наружных и внутренних поверхностей любого профиля специальным многолезвийным ин­струментом, зубья которого за один проход снимают весь припуск.

40

Шлифовальные станки. Станки, главным движением которых является вращение шпинделя шлифовального круга, позволяют обрабатывать детали с высокой точностью и чистотой. Обрабатываемая деталь закрепляется на ста­ночном столе, который можно перемещать в разных направлениях при помощи микрометрических винтов. Материалом абразивного круга обычно служит кар­бид кремния или оксид алюминия, но для обработки закаленной стали приме­няется карбид бора, а для шлифования стекла и керамики - природный или синтетический алмаз.

Абразивный круг плоскошлифовального станка для обработки плоских поверхностей вращается на горизонтальной оправке над столом, на котором за­креплена обрабатываемая деталь. Быстрое возвратно-поступательное переме­щение стола в сочетании с более медленной поперечной подачей обеспечивает обработку всей поверхности детали. Цилиндрошлифовальные станки подобны токарным (существует шлифовальная оснастка и для токарных станков). Обра­батываемая деталь вращается, и быстро вращающийся абразивный круг приво­дится в контакт с ее наружной или внутренней цилиндрической поверхностью; иногда используются два круга, которые обрабатывают одновременно обе по­верхности.

Бесцентрово-шлифовальный станок предназначен для высокоточной наружной обработки поверхностей стальных валов и труб. Деталь, вращающая­ся между двумя подающими кругами и удерживаемая под шлифовальными, медленно подается, пока не будет пройдена вся длина детали. Фасонным шли­фованием называется обработка поверхности шлифовальным кругом, имею­щим сложный профиль (частично сферический, ступенчатый), который переда­ется детали. Фасонный профиль поддерживается путем обработки алмазным инструментом шлифовального круга.

На рис. 4 изображен универсальный шлифовальный станок с наружным и внутренним шлифовальными кругами: на схеме показано шлифование внут­ренней фаски стальной заготовки штамповой матрицы. Делительная бабка поз­воляет выполнять шлифование под любым углом. Обрабатываемая деталь и шлифовальный круг вращаются в противоположных направлениях.

Станочный парк турбинных заводов состоит в основном из универсаль­ных станков. Анализ загрузки станков при производстве одной турбины дает

41

следующие усредненные показатели в процентах к общей трудоемкости меха­нической обработки: токарно-центровые - 26; карусельные - 11,4; расточные - 7,7; шлифовальные - 3,9; фрезерные - 32,2 (из них для обработки лопаток 23); продольно-строгальные - 1,5; поперечно-строгальные - 0,3; долбежные - 0,7; сверлильные - 8,7; зубообрабатывающие - 0,4; протяжные - 0,1; прочие - 7,1 (из них для шлифования и полирования лопаток - 5,7).

Рис. 4. Универсальный шлифовальный станок с наружным и внутренним шлифовальными кругами:

1 - делительная бабка; 2 - деталь; 3 - внутренний шлифовальный круг;

4 - отсос пыли; 5 - наружный шлифовальный круг

В парке станочного оборудования кроме обычных универсальных стан­ков для обработки крупных деталей турбин необходимо иметь уникальные (по размерам и массе) станки: токарные с высотой центров 1000-2000 мм и рассто­янием между центрами до 12000 мм; карусельные с диаметром планшайбы 6000-12000 мм и высотой траверсы до 5000 м; круглошлифовальные с высотой центров 600-1200 мм и расстоянием между центрами 12000 мм; продольно­строгальные или продольно-фрезерные с размером стола до 5000 х 12000 мм и высотой траверсы до 4000 мм; расточные (горизонтально-сверлильно­фрезерные) с диаметром шпинделя до 250 мм и поворотным столом с площа­

42