3. Общее описание станков

Исходными данными для проектирования служат технические характеристики многооперационных станков (см. табл. 1.1), направление подачи, метод обработки и материал детали. Результаты работы включают спецификации оборудования, перечни элементов электрических схем, расчетные статические и динамические характеристики и требования по настройке системы.

3.1. Типы металлорежущих станков

Металлорежущие станки являются весьма распространенной группой электрифицированных машин, предназначенных для обработки металла с помощью одного или нескольких режущих инструментов. Обработка заготовок металла производится в основном путем снятия стружки [3].

По признакам технологического процесса обработки металла, определяющим способ обработки, виду режущего инструмента и характеру его движения металлорежущие станки делятся на следующие основные группы: токарные, сверлильно-расточные, фрезерные, строгальные и шлифовальные.

Металлорежущие станки подразделяются также по признакам производственного процесса: универсальные – для различной обработки (точение, сверление, нарезание резьбы и др.) многих изделий; специализированные – для обработки деталей, сходных по конфигурации, но разных по размерам, например зубо- и резьбообрабатывающие станки; специальные – для обработки одной определенной детали.

В зависимости от требуемой точности обработки поверхности изделий станки изготавливают нормальной, высокой и особо высокой точности (прецизионные).

Станки в зависимости от размеров и массы обрабатываемых изделий бывают нормальные (до 10 т), крупные (от 10 до 30 т), тяжелые (от 30 до 100 т) и уникальные (свыше 100 т).

Для обработки изделий на металлорежущих станках необходимо обеспечить передвижение режущей кромки инструмента относительно заготовки. В станках различают главное движение, при котором происходит резание металла инструментом, и движение подачи, обеспечивающее перемещение детали или инструмента для резания слоя металла. Это так называемые основные, или рабочие, движения. Кроме них, в станках должны быть обеспечены вспомогательные движения и предусмотрены устройства, необходимые для установки, зажима и перемещения инструмента, контроля операций при обработке, закрепления и снятия заготовки, наладочных операций, охлаждения, смазки и др.

На рис. 3.1 показаны различные способы обработки металлов на металлорежущих станках. При токарной обработке (рис. 3.1, а) главное движение 1 осуществляется вращением заготовки 3, а движение подачи 2 – поступательным перемещением инструмента (резца) 4. При продольном строгании (рис. 3.1, б) главное движение 1 совершает заготовка 3, а движение подачи 2 – резец 4. При фрезеровании (рис. 3.1, в) главное движение 1 осуществляется вращением инструмента – фрезы 4, а движение подачи 2 – поступательным перемещением заготовки 3. При сверлении (рис. 3.1, г) главное движение 1 и движение подачи 2 производятся одновременно вращением и поступательным перемещением инструмента – сверла 4. Заготовка 3 при этом неподвижна. При шлифовании (рис. 3.1, д) главное движение 1 осуществляется вращением инструмента – шлифовального круга 4, а движение подачи двух видов (вращательное 2' и поступательное 2") совершает шлифовальный круг 4 или заготовка 3.

а) б) в) г) д)

Рис. 3.1. Типовые способы обработки металлов: а – токарная обработка;

б – продольное строгание; в – фрезерование; г – сверление; д – шлифование

Современные металлорежущие станки выпускаются в комплекте с электроприводами, осуществляющими как основные, так и вспомогательные движения в соответствии с требованиями технологического режима работы и обеспечивающими высокие технико-экономические показатели оборудования.

Металлорежущие станки в зависимости от вида обработки делят на девять групп, а каждую группу – на десять типов (подгрупп), характеризующих название станков, их компоновку, степень автоматизации или вид применяемого инструмента. Расшифровка обозначений приведена в табл. 3.1, параметры металлорежущих станков приведены в табл. 3.2. Обозначение модели станка состоит из сочетания трёх или четырёх цифр и букв. Первая цифра означает номер группы, вторая – номер подгруппы (тип станка), а последние одна или две цифры – наиболее характерные технологические параметры станка. Например, 1Е116 означает токарно-револьверный одношпиндельный автомат с наибольшим диаметром обрабатываемого прутка 16 мм. Буква, стоящая после первой цифры, указывает на различное исполнение и модернизацию основной базовой модели станка. Буква в конце цифровой части означает модификацию базовой модели, класс точности станка или его особенности. Классы точности станков обозначают: Н – нормальной; П – повышенной; В – высокой, А – особо высокой точности и С – особо точные станки. Принята следующая индексация моделей станков с программным управлением: Ц – с цикловым управлением; Ф1 – с цифровой индексацией положения, а также с предварительным набором координат; Ф2 – с позиционной системой ЧПУ, Ф3 – с контурной системой ЧПУ; Ф4 – с комбинированной системой ЧПУ. Например, 16К20Ф3 означает токарный станок с контурной системой числового программного управления.

Таблица 3.1

Расшифровка обозначений станков

Станок	Расшифровка обозначения	Пояснения
6902ПМФ2	Фрезерный, относящийся к разным, повышенной/высокой точности с позиционной системой ЧПУ (буква М означает, что станок имеет магазин с инструментами)	Группа фрезерных станков состоит из станков, использующих в качестве режущего инструмента многолезвийные инструменты фрезы
6904ВМФ2
6906ВМФ2
2204ВМФ4	Многоцелевой (сверлильно-фрезерно-расточной) горизонтальный высокой точности с инструментальным магазином с комбинированной системой ЧПУ	К группе сверлильных станков относятся также расточные. Объединяющим признаком является их назначение – обработка круглых отверстий. Движением резания служит вращательное движение инструмента, которому обычно сообщается также движение подачи. В горизонтально-расточных станках подачу можно осуществлять перемещением стола с деталью
ИР320ПМФ4	Горизонтальный многоцелевой повышенной точности с комбинированной системой ЧПУ (Ивановский завод расточных станков)
ИР500МФ4	Горизонтальный многоцелевой с комбинированной системой ЧПУ (Ивановский завод расточных станков)
ИР800МФ4

При позиционном виде ЧПУ перемещение рабочих органов станка происходит в заданной точке. Траектория перемещения не задаётся. При контурном виде ЧПУ перемещение рабочих органов станка происходит по заданной траектории и скорости для получения необходимого контура. В данном случае задаётся интерполяция, путь.

Станки подразделяют на широкоуниверсальные, универсальные (общего назначения), специализированные и специальные. Специализированные и специальные станки обозначают буквенным индексом (из одной или двух букв), присвоенным каждому заводу, с номером модели станка. Например, модель МШ-245 – рейкошлифовальный полуавтомат повышенной точности Московского завода шлифовальных станков.

Таблица 3.2

Параметры металлорежущих станков

Параметры	6902ПМФ2	6904ВМФ2	6906ВМФ2	2204ВМФ4	ИР320ПМФ4	ИР500МФ4	ИР800МФ4
Размеры рабочей поверхности стола	320×250	500×400	800×630	500×400	320×320	500×500	800×800
Наибольшая масса изделия, кг	100	300	500	300	150	700	1500
Наибольшее перемещение стола: продольное; поперечное; шпиндельной бабки	320 320 320	500 500 500	630 630 630	500 500 500	– 400 360	500 800 500	800 1000 710
Расстояние от оси шпинделя до рабочей поверхности стола	15 (min)	65–555	95–725	70–570	0–400	0–500	80–790
Расстояние от торца шпинделя до центра стола или до рабочей поверхности стола	170 (min)	230–730	165–795	240–740	35–435	120–620	180–980
Конус отверстия шпинделя (ГОСТ 15945-82)	40	45	50	50	40	50	50
Вместимость инструм. магазина, шт.	30	30	30	30	36	30	30
Наибольший диаметр инструмента: без пропуска гнёзд; с пропуском гнёзд	63 100	– 160	100 200	80 160	125 200	125 160	110 125
Число ступеней вращения шпинделя	18	19	18	19	б/с	89	89
Частота вращения шпинделя, мин–1	5–2500	32–2000	1,5–1600	32–2000	13–5000	21,2–3000	21,2–3000
Рабочие подачи, мм/мин	2,5–400	2,5–2500	2,5–2500	2,5–2500	1–3200	1–2000	1–2000
Наибольшая сила подачи стола, кН	5	7,5	10	10	4	10	10
Ускоренное перемещение, мм/мин	3000	5000	5000	10 000	10 000	8000–10 000	10 000
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт	3	4,5	8	6,3	7,5	14	14
Масса, кг	2520	5082	7330	7000	8000	11 370	12 500

Исходными данными для проектирования служат технические характеристики многоцелевых станков, приведенные в табл. 3.2, направление подачи, метод обработки и материал детали. Все станки – с горизонтальной компоновкой, с центральным расположением шпиндельной бабки, с крестовым поворотным столом. На всех станках можно выполнять фрезерование, сверление, зенкерование, развертывание, растачивание отверстий, нарезание резьбы метчиками.

Привод главного движения осуществляет движение резания, требующее наибольших затрат мощности. На токарных станках таким движением является вращение заготовки, на фрезерных, сверлильных и расточных – вращение режущего инструмента (фрезы, сверла, расточного резца).

Привод подачи осуществляет взаимное перемещение инструмента и заготовки. На токарных станках такими движениями являются продольное и поперечное перемещения суппортов с резцами, на фрезерных – перемещение стола с заготовкой, на сверлильных – перемещение пиноли.

Внешний вид многоцелевого станка ИР500МФ4 приведен на рис. 3.2, компоновочно-кинематическая схема изображена на рис. 3.3.

Рис. 3.2. Внешний вид станка ИР500МФ4