Конструктивная компоновка и основные узлы станка модели 16к20

Основными узлами станка являются: 1) станина; 2) передняя бабка; 3) задняя бабка; 4) суппорт с фартуком 5; 6) коробка подач; 7) резцедержатель; 8) шпиндель.

Станина несет на себе все основные узлы станка и воспринимает в процессе резания все нагрузки. От жесткости и виброустойчивости станины зависит правильное взаимное положение узлов и частей, смонтированных на станине

Передняя бабка крепиться на станине слева неподвижно. Корпус передней бабки представляет собой жесткую чугунную отливку сложной конфигурации с ребрами жесткости, перегородками, отверстиями. В передней бабке расположены: механизм главного движения станка, фрикционная реверсивная муфта, тормозное устройство, звено увеличения шага и шпиндель. Поэтому переднюю бабку называют коробкой скоростей (1).

Шпиндель – самая точная и самая важная деталь станка, поэтому корпус передней бабки должен обеспечить точную посадку шпинделя и его безвибрационное вращение. Шпиндель, а также промежуточные валы монтируются на подшипниках качения.

Задняя бабка служит для поддержания длинных деталей при обработке их в центрах станка. С помощью сцепного замка (такой замок имеется только у модели 1К62) задней бабке от суппорта можно сообщить механическую подачу, которая необходима при сверлении, зенкеровании и др.

При обточке конусов задняя бабка может смещаться с линии центров в поперечном направлении.

Суппорт смонтирован на наружных направляющих станины. По ним же суппорт перемещается либо вручную, либо механически.

С целью сокращения вспомогательного времени станок оборудован механизмом ускоренного перемещения суппорта.

Механическую подачу суппорт получает или от ходового винта, или от ходового валика.

Суппорт является конечным звеном цепи подач. Величину подачи суппорта устанавливают настройкой коробки подач. Помимо этого коробка подач обеспечивает:

1) изменение направления движения подачи (реверсирование подачи);

2) изменение числа оборотов на шпинделе без изменения величины подачи;

3) включение и выключение подачи.

Резцедержатель служит для закрепления резцов, а шпиндель для закрепления детали и передачи ей вращения.

Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16к20

Цепь главного движения

I вал коробки скоростей получает вращение от односкоростного электродвигателя главного движения через клиноременную передачу со шкивами . На валу I свободно вращается блок /56-51/ и зубчатое колесо Z = 50, которые с помощью фрикционной муфты могут получать связь с I валом.

Напишем уравнение кинематического баланса

.

Уравнение кинематического баланса имеет вид

Развернутое уравнение можно записать следующим образом

Цепь движения подач

Привод подач состоит из звена увеличения шага – блок 45-60, реверса, гитары, сменных колес (гитары приклона), коробки подач и механизма фартука суппорта. Реверс служит для изменения направления подачи, при нарезании правых и левых резьб.

Продольная и поперечная подача суппорта

Для получения движения механизму фартука служит вал ХХII.

Для получения продольной подачи суппорта и его реверсирования включают одну из кулачковых муфт.

Поперечная подача и ее реверсирование осуществляется включением муфт.

Настройка цепи продольной подачи

Расчетное перемещение

об/мин

Настройка цепи поперечной подачи

Расчетное перемещение

.

Настройка на шаг нарезаемой резьбы

Осуществляется подбором сменных колес гитары приклона по формуле

,

где a, b, c, d – числа зубьев колес;

t_нар – шаг нарезаемой резьбы;

t_х.в. – шаг ходового винта.

Настройка станка на нарезание метрической резьбы

Настройка станка на нарезание модульных резьб

Модульная резьбы нарезается при включении сменных колес 60/73∙86/36, а остальное также, как для метрической резьбы

.

Настройка дюймовой резьбы

Настройка на питчевые резьбы

Идет по цепи дюймовой резьбы

,

где р – питч нарезаемой резьбы.

Настройка станка для нарезания резьбы с увеличенным шагом

При нарезании резьб с увеличенным шагом в коробке скоростей включается звено увеличения шага (перебор), тогда

i_n’ = 60/30∙72/18∙60/16 = 32 раза; i_n” = 60/30∙72/18∙45/45 = 8 раз, т.е. шаг увеличивается в 32 и 8 раз, а если вывести из зацепления блок (48060) – в 2 раза.

Нарезание резьбы высокой точности

В этом случае включаются муфты М₂, М₅ коробки подач. Уравнение кинематического баланса

t_нар. = 1∙60/60∙30/45∙a/b∙c/d∙t_х.в. и соответственно для метрической:

a/b∙c/d = 3/2∙t_нар./t_х.в.= t_нар./8; для дюймовой:

a/b∙c/d = 25,4/n∙ t_х.в ∙ 3/2 = 127/ n∙60∙ 3/2 = 127/40∙ n;

для модульной a/b∙c/d = 3/2 ∙π∙m/t_х._в.;

для питчевой резьбы: a/b∙c/d = 25,4∙π∙k/p∙40;

k – число заходов резьбы.

Нарезание архимедовой спирали

Осуществляется по кинематической цепи дюймовых резьб с тем отличием, что режущему инструменту движение передается не через ходовой винт, а через ходовой валик и механизм поперечной I подачи, а в гитаре приклона устанавливаются специальные шестерни.

Ускоренные перемещения суппорта

Необходимы для сокращения вспомогательного времени, сообщаются от электродвигателя через клиноременную передачу, а далее через механизм фартука.

Нарезание многозаходных резьб

Многозаходная резьба характеризуется ходом резьбы (шаг винтовой линии) , где k – число заходов. Поэтому настройка производится на ход, а не на шаг.

Процесс нарезания многозаходной резьбы отличается от процесса нарезания однозаходной тем, что после нарезания одного захода режущий инструмент перемещается вдоль оси детали на шаг. Это перемещение производится с помощью винта верхних салазок и конечно точно осуществлено быть не может.

Более точным является метод деления – поворот заготовки на 1/к часть окружности. Эту операцию выполняют с помощью специального поводкового патрона, состоящего из двух частей: одна закреплена на шпинделе, а другая с поводковым пальцем может поворачиваться относительно первой, отсчитывая угол поворота по круговой шкале, при этом необходимо разомкнуть винторезную цепь, для этого выводится из зацепления блок 45-60.

Угол поворота отсчитывается по шкале, нанесенной на заднем конце шпинделя. Блок вводится после деления окружности на k частей.

Механизм автоматической подачи верхних салазок суппорта

Этот механизм встроен в станок 16К20П (повышенного класса точности) для инструментального производства или по особому заказу для 16К20.

S_прод. → 29/18∙20/20∙20/23∙23/30∙30/28∙28/30∙20/20∙5.

Способы подбора сменных зубчатых колес

Устройство двухпарной гитары сменных колес.

Оси 1 и 2 имеют постоянное положение. Промежуточные колеса b и с закреплены на поворотном рычаге. Радиальный и дуговой пазы которого позволяют устанавливать зубчатые колеса с различными числами зубьев i = a/b∙c/d

К металлорежущему станку обычно дают наборы сменных колес. Наборы бывают пятковые (кратные 5) и четные (кратные 4).

Первый способ подбора заключается в приведении передаточного отношения к простой дроби. Затем числитель и знаменатель раскладывают на простые сомножители и умножают на постоянные числа, чтобы в итоге соответствовало числам зубчатых колес в наборе

1 = 9/8=3∙3/4∙2 = 3∙(15)/4∙ (15) ∙3∙ (20) / 2∙ (20)

Условие сцепляемости.

Второй способ – способ непрерывных дробей. Отношение двух целых чисел А и В может быть представлено в виде непрерывной дроби

.

где a₀, а₁ ,а₂ …а_n-1, a_n – частные от деления, полученные следующим образом: сначала А делим на В , получается а₀ , затем В делим на остаток от первого деления и т.д., т.е. предыдущий остаток делится на последующий до тех пор, пока последний остаток не будет равен 0.

Пример: 223/137= А/В.

		1	1	1	1	2	5	3
0	1	1	2	3	5	13	70	223
1	0	1	1	2	3	8	43	137
		1	1	1	1	2	5	3

В верхней и нижней таблице записывается результат деления. Слева записывается 0-1 и 1-0. Если дробь А/В правильная, т.е. А<В, то слева записывается

1	0
0	1

Третью цифру второй строки получают: первую цифру первой умножают на 2 цифру второй строки и прибавляют первую цифру второй. Четвертую цифру второй строки получают, умножая вторую цифру первой строки на третью цифру второй строки и прибавляют вторую цифру второй строки.

Гитары сменных колес подбирают с различной степенью точности.

Токарные патроны

По количеству кулачков патроны делятся на двух-, трех-, четырехкулачковые. Двух- и трехкулачковые патроны – самоцентрующиеся, четырехкулачковые патроны – обычно выполняются с независимым перемещением кулачков и реже – самоцентрующимися.

Принадлежности и приспособления к токарным станкам

Весьма распространенным способом обработки деталей на токарных станках является обработка в центрах. На заготовку, устанавливаемую в центрах станка, надевается хомутик, который упирается в поводок планшайбы. Планшайба вращается со шпинделем станка и через хомутик вращает деталь.

Конструкции наиболее распространенных центров приведены на рисунке.

1)

3)

4)

5)

2) средний центр применяется при подрезке торцов, когда центр не должен мешать выходу резца;

3) центр с шариком применяется, когда необходимо обтачивать конус и смещать ось детали с оси станка;

4) обратный конус – при обработке малого диаметра и негде делать центровое отверстие. Делают просто конусную фаску.

Хомутики

Служат для сообщения вращения детали, установленной в центрах.

Хомутики бывают с прямым и изогнутым концом, который входит в паз поводкового патрона. Хомутики делаются с одним винтом и двумя (при больших усилиях резания) имеются самозажимные хомутики.

Поводковые патроны – это диск с 4-мя пазами и резьбовым отверстием для навинчивания на конец шпинделя.

Подвижные и неподвижные люнеты

Люнеты применяются в качестве дополнительных опор при обработке нежестких валов. Используются универсальные неподвижные или подвижные люнеты с раздвижными кулачками и специальные, предназначенные для обработки определенных деталей.

Методы обработки конических поверхностей

на токарно-винторезном станке

Конические поверхности на токарных станках обрабатывают следующими способами:

первый способ заключается в том, что корпус задней бабки смещают в поперечном направлении на величину h . Вследствие этого ось заготовки образует определенный угол с осью центров, а резец при своем движении обточит коническую поверхность.

По схеме видно, что величина смещения

.

, решая совместно оба уравнения, получим

.

Для изготовления точных конусов этот способ не пригоден, вследствие неправильного положения центровых отверстий относительно центров.

Второй способ заключается в том, что резцовые салазки поворачивают на угол α , определяемый по формуле

Так как подача в этом случае осуществляется обычно вручную, данный способ используется при обработке конусов небольшой длины.

Третий способ основан на применении специальных приспособлений, имеющих копировальную линейку, укрепленную задней стороне станины на кронштейнах.

Рассмотренный способ обеспечивает получение точных конусов любой длины.

Четвертый способ – способ широкого резца. Ведь проще всего короткие конические поверхности обтачивать широкими резцами при поперечной подаче. Длина режущей кромки в этом случае равна, или больше длины образующей конуса.

Используется в серийном и массовом производстве.

Пятый способ – с помощью двух подач.

Револьверные станки

Станкостроительная промышленность России выпускает токарно-револьверные станки следующих моделей: 1А36; 1М36; 1318; 1338; 1325; 1341; 1336П; 1П326; 1336М (самый распространенный станок Киевского завода им. Горького).

Револьверные станки предназначены для обработки деталей сложной конфигурации, имеющих форму тел вращения и требующих последовательного применения при обработке различного режущего инструмента (резцов, сверл, зенкеров, разверток и т.д.).

На этих станках можно выполнять все основные токарные операции. От токарно-винторезных же револьверные станки отличаются тем, что не имеют задней бабки и ходового винта, а имеют револьверную головку, в гнездах которой может быть установлен различный инструмент.

При наличии специальных комбинированных державок можно в одном гнезде головки закрепить несколько инструментов.

По конструкции револьверной головки станки делят на:

а) станки с многогранной револьверной головкой, вращающейся относительно вертикальной оси.

Кроме револьверной головки станки имеют один или два (передний и задний) поперечных суппорта;

б) станки с круглой головкой, вращающейся относительно горизонтальной оси.

Токарные автоматы

Автоматом называется станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки заготовки, а также загрузка заготовок и выдача обработанной детали.

Обслуживание автомата сводится к периодической подаче материала (штучных заготовок или прутка) и контролю обрабатываемых деталей.

По количеству шпинделей автоматы делятся на одношпиндельные и многошпиндельные; по расположению оси шпинделей – горизонтальные и вертикальные; по технологическому назначению – на фасонно-отрезные, фасонно-продольные и револьверные.

Карусельные станки

Карусельные станки применяют для обработки тяжелых деталей большого диаметра и сравнительно небольшой длины; на них можно производить почти все виды токарных работ.

Горизонтальное расположение плоскости круглого стола (планшайбы), на котором крепится заготовка, значительно облегчает ее установку и выверку, что весьма затруднено при обработке тех же деталей на токарных и токарно-лобовых станках.

Карусельные станки выпускаются одностоечными с планшайбой диаметром до 1,6 м, и двухстоечными, с более крупными планшайбами для обработки деталей до 16 м диаметром и более; имеются токарно-карусельные станки, на которых можно обрабатывать детали диаметром до 24 м.

Устройство поперечно-строгального станка

На плакате показан поперечно-строгальный станок (шепинг) мод. 7А35.

По верхним горизонтальным направляющим станины (1) движется возвратно-поступательно ползун (2) осуществляя главное движение (движение резания). На переднем конце (головке) ползуна укреплен суппорт (3) несущий резец (4). Суппорт состоит из поворотной части, салазок, получающих вертикальное перемещение через ходовой винт, резцовой каретки и откидной доски (подушки), на которой крепится резцедержатель. По вертикальным направляющим станины можно вручную перемещать поперечину, по которой в горизонтальном направлении перемещается рабочий стол (5), осуществляя этим движение подачи.

Ползун получает возвратно-поступательное движение от электро­двигателя через коробку скоростей и механизм качающейся кулисы.

Механизм качающейся кулисы

Механизм качающейся кулисы имеет кривошипный диск 1 (кулисное колесо), снабженный пальцем 2, который можно перемещать в радиальном направлении по торцу диска для изменения длины хода ползуна.

На пальце свободно сидит ползушка 3 , называемая кулисным камнем. При вращении кривошипного диска камень перемещается вдоль прорези кулисы 4, которая качается на оси, расположенной ниже кривошипного диска.

Качающаяся кулиса сообщает ползуну неравномерную скорость движения.

Поэтому в станках с кулисным приводом ползуна различают следующие скорости резания:

а) рабочая скорость резания V_Р, т.е. средняя скорость ползуна во время его рабочего хода;

б) средняя скорость резания V_ср, то есть средняя скорость ползуна за время его двойного хода (рабочего и холостого ходов);

в) мгновенная скорость резания V , то есть мгновенная скорость ползуна во время его рабочего хода;

Средняя скорость резания V_ср за время двойного хода (длина пути2L)

, об/мин

Наибольшая скорость резания V_mах, достигаемая при среднем положении кулисы, может быть выражена через окружную скорость V_n кривошипного пальца следующим образом:

Из подобия треугольников ОО₁Д и ОВА следует:

Подставляя это в выражение для V_max получим (а так же ОЕ = L и м/мин).

м/мин.

Вертикально-сверлильный станок модели 2А150 (2А135)

Сверление является одним из старейших и весьма распространенных методов обработки отверстий. На заводах массового производства сверлильные станки составляют 20-25% общего станочного парка.

Знать устройство таких станков совершенно необходимо. Сверлильные станки служат для получения цилиндрических и конических, сквозных и глухих отверстий (в редких случаях для обработки многогранных отверстий). На сверлильном станке можно зенкеровать и развертывать предварительно просверленное отверстие, растачивать отверстия резцами, нарезать резьбу метчиками и др. работы.

В различных отраслях промышленности находят применение сверлильные станки следующих типов:

1. отдношпиндельные вертикально-сверлильные;

2. радиально-сверлильные;

3. многошпиндельные сверлильные;

4. горизонтально-сверлильные для глубокого сверления;

5. центровальные для получения центровых отверстий;

6. агрегатные сверлильно-расточные;

7. настольно-сверлильные;

8. специализированные сверлильные.

Основными размерами, характеризующими сверлильные станки, являются наибольший диаметр сверления, ход шпинделя и др.

На фундаментной плите смонтирована колонна коробчатой формы. В ее верхней части размещена шпиндельная головка, несущая электродвигатель, шпиндель с инструментом. На вертикальных направляющих колонны установлена шпиндельная бабка, внутри которой размещен механизм подачи, осуществляющий вертикальное перемещение шпинделя. Поднимать и опускать шпиндель можно механически и вручную с помощью штурвала.

Для установки заготовок и приспособлений имеется стол, который может перемещаться по направляющим колонны.

Шпиндель станка получает вращение от электродвигателя N = 7 (4,5)кВт и п-1460 (1440) об/мин; через клиноременную передачу и шкивы 0173(14б)/0173 (178) и через коробку скоростей с двумя четырехступенчатыми (трехступенчатыми) передвижными блоками.

Т.е. вал I передает 4(3) скорости валу II, а второй вал три скорости между валами III и шпинделем V.

Коробка подач

Имеет возможность осуществлять 9 подач в пределах 0,125-2,64 мм/об, которые идут от шпинделя по следующей цепи.

Реверсирование вращения шпинделя осуществляется переключением электродвигателя.

Типы фрезерных станков

В машинном парке заводов удельный вес фрезерных станков составляет 12%. Интересны и перспективы их дальнейшего применения в массовом производстве, ибо по производительности I фрезерные станки, особенно многошпиндельные, оставляют далеко за собой многие другие станки.

На фрезерных станках обрабатывают плоскости, фасонные наружные и внутренние поверхности (матриц, пуансонов, кулачков и т.д.), поверхности вращения, наружные и внутренние резьбы, прямые и винтовые канавки, зубья.

Различаются две основные группы фрезерных станков:

а) универсальные – общего направления;

б) специализированные и специальные.

К первым относятся консольные горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, бесконсольные горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, бесконсольные вертикально-фрезерные, продольно-фрезерные.

Ко второй группе относятся шпоночно-фрезерные, щлице-фрезерные карусельно-фрезерные, барабанно-фрезерные, копировально-фрезерные, для фрезерования сверл.

На фрезерных станках общего назначения обрабатываются заготовки деталей широкой номенклатуры в индивидуальном и мелкосерийном производстве.

Характерным размером фрезерных станков общего назначения являются размеры рабочей поверхности стола, который у консольно-фрезерных станков имеет три движения – продольное, поперечное и вертикальное.

Консольно-фрезерные станки

Эти станки получили наибольшее применение при выполнении широкого разнообразия фрезерных работ.

Особенностью конструкции консольно-фрезерных станков является наличие у них консоли, имеющей вертикальное перемещение по направляющим станины и несущей на себе поперечные салазки и рабочий стол станка. Внутри консоли обычно помещается механизм подачи стола.

Горизонтально-фрезерные станки

Предназначены для работы главным образом цилиндрическими, дисковыми и фасонными фрезами. Иногда на этих станках работают торцовыми и концевыми фрезами.

Горизонтально-фрезерные станки делятся на две разновидности – простые и универсальные.

Вертикально-фрезерные станки

Характеризуются вертикальным расположением шпинделя и предназначены, главным образом, для работы торцевыми и концевыми фрезами. У этих станков, как и у горизонтально-фрезерных, стол имеет три взаимно-перпендикулярных движения.

Бесконсольно-фрезерные станки

Предназначены для обработки крупногабаритных деталей весом до 4 т торцовыми, хвостовыми, цилиндрическими и фасонными фрезами в условиях как индивидуального, так и серийного производства.

Продольно-фрезерные станки

В продольно-фрезерных станках стол может перемещаться только в одном направлении – продольном. Вертикальное и поперечное перемещение получают шпиндельные бабки и шпиндели. Продольно-фрезерные станки строят одностоечными и двухстоечными с размерами стола от 320x1000 (мод. 6303) до 3600x12000 мм (мод.6682).

Специализированные фрезерные станки

Специализированные фрезерные станки предназначены для обработки однотипных деталей различными фрезами. Они допускают переналадку на рациональную обработку заготовок деталей с одного типа размера на другой и применяются преимущественно в серийном и крупносерийном производстве.

Среди специализированных станков наибольшее распространение получили станки: а) барабанно-фрезерные; б) копировально-фрезерные; в) шпоночно-фрезерные; г) фрезерно-отрезные; д) фрезерно-обточные; е) резьбофрезерные; ж) зубофрезерные; з) фрезерные с программным управлением.

Барабанно-фрезерные станки

Являются станками непрерывного действия. Особенностью этих станков является наличие у них шести или восьмигранного барабана (диаметр до 200 мм) с горизонтальной осью вращения. Барабан вместе с закрепленными на его гранях обрабатываемыми деталями получает медленное вращение, которое является круговой рабочей подачей.

Карусельно-фрезерные станки

Отличаются наличием круглого поворотного стола с вертикальной осью вращения. Движение рабочей подачи на этих станках осуществляется медленным вращением стола, на рабочей поверхности которого, ближе к периферии, закрепляются обрабатываемые детали.

Шпоночно-фрезерные станки

Предназначены для обработки шпоночных пазов в различных валах. Существуют шпоночно-фрезерные станки, размер паза на которых обеспечивается размером инструмента. Шпоночно-фрезерные станки, работающие немерным инструментом, позволяют получать точные по ширине пазы независимо от фактического диаметра фрезы.

Резьбофрезерные станки

Существует два основных типа резьбофрезерных станков; они характеризуются методом работы, видом применяемых фрез и назначением.

Резьбофрезерные станки первого типа, работающие дисковыми фрезами, служат для нарезания длинных винтов нормального или большого шага(например, ходовых винтов) и длинных червяков большого модуля.

Копировально-фрезерные станки

Предназначены для изготовления деталей сложной формы (штампов, моделей, отливок, пресс-форм, лопастей гребных винтов и т.д.). Эти станки выпускают на базе фрезерных станков общего назначения и в качестве специальных моделей.. Станки могут иметь один или несколько горизонтальных или вертикальных шпинделей.

Универсальный горизонтально-фрезерный станок мод. 6Н81

Станок предназначен для фрезерования различных деталей сравнительно небольших размеров в основном цилиндрическими дисковыми и модульными фрезами в условиях индивидуального и серийного производства. Наличие поворотного стола позволяет нарезать винтовые канавки при изготовлении косозубых колес, фрез, зенкеров, и т.п.

Основные узлы станка;

1. станина с коробкой скоростей и шпиндельным узлом;

2. хобот с подвесками;

3. поворотная часть стола;

4. поперечные салазки;

5. стол;

6. консоль с коробкой подач;

7. основание с резервуаром для охлаждающей жидкости.

Кинематическая схема станка модели 6Н81

Движение резания. От фланцевого электродвигателя мощностью 5,8 кВт движение передается полужесткой муфтой валу I коробкой скоростей.

об/мин

Движение подач

Механизмы консоли получают вращение электродвигателя N=1,7 кВт, непосредственно связанного полужесткой муфтой с первым валом VIII коробки подач.

Общая формула, например, продольной подачи может быть записана

Скорость быстрых перемещений стола

мм/мин

т.е. минуя коробку подач.

Назначение и классификация делительных головок

Делительные устройства и головки применяются при работе на металлорежущих станках: фрезерных, сверлильных, расточных, строгальных, заточных, шлифовальных и др. С помощью делительных головок выполняются: фрезерование простых плоскостей и пазов, нарезание цилиндрических зубчатых колес с прямыми и винтовыми зубьями, червяков, червячных колес, фрезерование кулачков, нанесение точных делений на шкалах и лимбах. Делительные головки широко применяются также при ' изготовлении и заточки режущего инструмента.

Простые делительные головки применяются для прямого (непосредственного) деления. Делительный механизм, как правило, состоит из делительного диска, имеющего точно исполненные пазы или отверстия, куда входит фиксирующий палец или защелка. Количество отверстий или пазов, выполняемое обычно на диске – 12,18,24 или 36. Количество пазов на диске определяет предел делительной головки

Универсальные делительные головки.

К основным особенностям УДГ относятся следующие:

1. они позволяют устанавливать шпиндель вместе с заготовкой под углом в вертикальной плоскости;

2. обеспечивать деление окружности заготовки на любое число частей;

3. дают возможность фрезеровать винтовые и спиральные канавки благодаря наличию устройства для присоединения привода станка.

Способы деления

На разных конструкциях делительных головок деление {окружности выполняется разными способами: непосредственным делением; простым делением; комбинированным, универсальным, дифференциальным и широкодиапазонным.

Непосредственное деление , или прямое, выполняется на простых и универсальных головках при делении окружности заготовки на малое число частей от 2 до 36 при фрезеровании лысок и т.д. В случае работы с УДГ червяк выводится из зацепления с червячным колесом и поворот шпинделя осуществляется непосредственно от руки. Область использования непосредственного деления весьма отграничена.

Способ простого деления. Кинематическая схема УДГ при настройке способом простого деления показана на рисунке. Вращение шпинделю передается от рукоятки 1 через группы рубчатых колес и червячную передачу 7-8. Положение рукоятки при повороте на необходимый угол фиксирует делительный диск 2.

Передаточное отношение всех передач, кроме червячной, (и сменных колес) равно 1.

Способ простого деления применяется в тех случаях, когда передаточное отношение цепи между валом с рукояткой и шпинделем головки может быть выражено в виде простой дроби. Если Z – число равных частей, на которое необходимо разделить окружность, то величина периодического поворота и шпинделя головки составит 1/ Z оборота. Для этого рукоятку 1 надо повернуть относительно неподвижного диска 2 на n_р оборотов

(1)

Обозначая и решая уравнение (1) найдем потребное число оборотов рукоятки.

(2)

Величину N называют характеристикой делительной головки. Чаще всего N = 40. Полученное значение n_р выражают в виде простой дроби

,

у которой В – равно числу отверстий на одной из окружностей делительного диска; А – числу отверстий этой же окружности, на которое нужно повернуть рукоятку.

Пример: (6 – число полных оборотов рукоятки; 21 – число отверстий соответствующего круга лимба; 14 – число промежутков, на которое нужно повернуть рукоятку после 6 полных оборотов).

Способ дифференциального деления. Применяется в тех случаях, когда подобрать диск с необходимым количеством отверстий способом простого деления не удается. Сущность дифференциального деления состоит в следующем. Подбирают фиктивное число частей Z_Ф, на которое необходимо произвести деление, близкое к заданному Z, и удовлетворяющее простому способу деления. Если выполнить простое деление, то шпиндель повернется на 1/Z_ф вместо 1/Z оборота. Для компенсации полученной разницы шпинделю сообщают дополнительный поворот, равный 1/Z - 1/Z_ф. Если эта разница будет положительна, то дополнительный поворот делают в ту же сторону, что и основной. Если отрицатель ной, то в противоположную сторону.

Таким образом, рукоятка 1 должна совершить основной поворот, чтобы разделить на Z_ф частей, и дополнительный, чтобы компенсировать указанную разницу.

Это достигается медленным вращением диска 2 на величину дополнительного поворота рукоятки. Вращение диску передается от делительной головки через сменные колеса а-в, с-d, коническую пару 9-10 и зубчатые колеса 3-4. Расчет настройки сводится:

1) к определению n_р для поворота на Z_ф ;

2) к определению передаточного отношения сменных зубчатых колес а-в, с-d.

Чтобы повернуть шпиндель на 1/Z и 1/Z_ф оборота , нужно повернуть рукоятку соответственно:

, об.; , об. (3)

Фрезерование винтовых канавок, расположенных равномерно по окружности осуществляется следующим образом. Заготовку, установленную в центрах делительной головки и задней бабки вместе со столом поворачивают на угол β , равный углу наклона винтовой линии канавки.

В результате этого средняя плоскость дисковой фрезы совпадает с направлением канавки. Заготовке сообщают непрерывное вращение, а столу – продольную подачу вдоль линии канавки. Вращение шпинделя УДГ осуществляется от ходового винта продольной подачи стола по цепи сменных зубчатых колес а₁ –b₁; с₁ – d₁, далее через пары 9-10, 3-4 и диск 2 на рукоятку 1, затем на передачи 5-6 и 7-8. За один оборот шпинделя стол должен переместиться на величину шага винтовой линии канавки t_Р.

Уравнение кинематического баланса примет вид:

Здесь t_в – шаг ходового винта.

Учитывая, что

получим уравнение настройки кинематической цепи:

.

В практике винтовую линию канавки задают не шагом t_р, а углом наклона β (или углом подъема винтовой линии Ψ = 90 - β ) и диаметром d. В этом случае шаг определяется по формуле:

.

Безлимбовые делительные головки отличаются от лимбовых тем, что они не имеют делительных дисков, рукоятка поворачивается на один полный оборот и фиксируется в постоянном положении на неподвижном диске. Величину поворота шпинделя устанавливают сменными колесами а₂-в₂ , с₂-d₂. При простом делении на Z частей уравнение кинематического баланса примет вид:

,

а передаточное отношение звена настройки:

,

где N = Z₃/Z₄ – характеристика головки. Для деления на равные и неравные части с повышенной точностью (0,25') применяют оптические делительные головки. Прием деления заключается в простом поворачивании шпинделя на заранее вычисленные углы, отсчитываемые через окуляр микроскопа по шкале диска.

Методы изготовления зубьев зубчатых колес

Существуют два основных метода изготовления профиля зубьев колес:

а) метод копирования, когда профиль впадины нарезаемого колеса является точной копией профиля зуба применяемого инструмента;

б) метод обкатки (огибания), когда боковая поверхность зуба нарезаемого колеса является огибающей поверхностью отдельных последовательных положений профиля зуба применяемого инструмента.

По методу копирования нарезаются червячные и цилиндрические прямозубые и косозубые колеса на горизонтально-фрезерных станках дисковыми модульными фрезами и на вертикально фрезерных станках пальцевыми модульными фрезами. Профиль зубьев таких фрез выполнен эвольвентным.

Заготовка устанавливается в делительной головке. После фрезерования каждой впадины стол станка возвращается в исходное положение, заготовка поворачивается на шаг зубьев и начинается прорезание следующей впадины.

Достоинством этого метода нарезания зубьев зубчатых колес является простота конструкции фрез и возможность с их помощью нарезать зубчатые колеса на универсальных фрезерных станках (в индивидуальном, мелкосерийном производстве).

Недостатки метода копирования:

1. низкая производительность в связи с затратами времени на холостые ходы стола и процесс деления;

1. пониженная точность образования профиля зубьев колеса, ибо для получения точного профиля необходимо для каждого нарезаемого колеса иметь "свою" фрезу. Это весьма неэкономично, поэтому обычно изготавливаются ограниченные наборы фрез (из 8, 15, 26 фрез). Каждая фреза набора обрабатывает колеса не с одним числом зубьев, а группу колес того же модуля с разными, но близкими числами зубьев.

Например, фреза №4 обрабатывает зубчатые колеса, имеющие Z = 21-25. Точный профиль впадины получается у колес с min числом зубьев в группе. У зубчатых колес с другим Z профиль заведомо получаем с погрешностью.

Число зубьев	12-13	14-16	17-20	21-25	26-34	35-51	51-134	135 и более
Номер фрезы	1	2	3	4	5	6	7	8

На неточность влияет также:

• погрешность делительной головки;

• погрешность изготовления инструмента;

3) потеря точности при переточках инструмента.

Метод обкатки заключается в том, что изделию и инструменту принудительно сообщается движение, воспроизводящее зацепление:

• или пара зубчатых колес (Феллоу);

• или зубчатого колеса с рейкой (Мааг);

• или червяка и червячного колеса (Пфаутер).

Это движение должно осуществляться в соответствии с передаточным отношением воспроизводимого зацепления.

По методу воспроизводства зацепления пары цилиндрических колес работают зубодолбежные станки (инструмент-долбяк).

По методу воспроизводства зацепления зубчатого колеса с рейкой работают зубострогальные станки (в том числе и для нарезания конических зубчатых колес).

По методу воспроизводства зацепления червячной пары работают зубофрезерные станки.

Достоинства метода обкатки:

1. возможность нарезания одним инструментом любых колес данного модуля;

1. большая точность нарезаемых колес;

2. высокая производительность;

3. автоматизация процесса нарезания;

5) возможность многостаночного обслуживания.

Червячную фрезу можно представить как ряд зубчатых реек, закрепленных по винтовой линии на поверхности цилиндра, причем шаг винтовой линии взят кратным шагу нарезаемого зубчатого колеса. При вращении фрезы (движение 1 относительно ее оси) в рабочее положение будут приходить последовательно одна рейка за другой, причем каждая последующая рейка сдвинута в осевом направлении относительно предыдущей на некоторую величину.

Зубообрабатывающие станки входят в 5-ю группу станков по классификации ЭНИМС и подразделяются на следующие типы станков:

1) зубодолбежные для обработки цилиндрических колес;

2) зубострогальные для обработки конических колес;

3) зубофрезерные для обработки цилиндрических колес и шлицевых валиков;

1. зубофрезерные для нарезания червячных передач;

4. зубозакругляющие и для обработки торцев зубьев колес;

4. резьбофрезерные;

5. зубоотделочные, притирочные, обкатные;

6. зубошлифовальные и резьбошлифовальные;

7. разные зубообрабатывающие.

Устройство станка мод 5Д32

Суппортная стойка установлена на направляющих станины и может перемещаться по ним вдоль станка для установки на требуемое расстояние от центра стола или для выполнения радиальной подачи в случае нарезания червячных колес. По направляющим суппортной стойки может перемещаться вверх и вниз как на малой скорости во время подачи, так и на быстром ходу при установочном перемещении фрезерный суппорт. В шпинделе фрезерного суппорта укрепляется оправка с фрезой.

Стол служит для закрепления на нем заготовки и сообщения ей вращательного движения. Поперечина связывает суппортную и заданную стойки и придает им необходимую устойчивость для уменьшения деформаций их под нагрузкой и устранения вибраций. На задней стойке имеется кронштейн, поддерживающий верхний конец оправки.

Движения в станке

Движение резания – вращение шпинделя фрезерного суппорта с червячной фрезой.

Движение подач – вертикальное перемещение фрезерного суппорта, радиальное, перемещение подвижной стойки и тангенциальное перемещение протяжного суппорта.

Движение обкатки и деления - непрерывное вращение стола с заготовкой.

Вспомогательные движения – быстрые механические и ручные {установочные перемещения фрезерного суппорта и подвижной стойки.

Принцип работы. Станок работает по методу обкатки, т.е. механического воспроизводства зацепления червяка (червячной фрезы) с колесом (заготовкой). Червячная фреза соответствующего модуля и диаметра закрепляется на оправке в шпинделе фрезерного суппорта.

Червячной фрезе и заготовке принудительно сообщают вращательные движения с такими угловыми скоростями, которые они имели бы, находясь в действительном зацеплении.

1 об.чер. => 1/Z об.колеса

1 об.фр. => к/Z₃ об.заг.

i= n_II / n_I = к/Z

n_II = n_I • К/Z

При нарезании червячных колес методом радиальной подачи используются цилиндрические червячные фрезы. Движение подачи сообщают подвижной стойке в радиальном направлении до тех пор, пока расстояние между осями фрезы и заготовки не станет равным межцентровому расстоянию передачи.

В случае нарезания червячных колес методом тангенциальной подачи применяют червячные фрезы с конической заборной частью, которые при настройке станка устанавливают сразу на заданное межцентровое расстояние; подачу при этом сообщают протяжному суппорту с червячной фрезой вдоль ее оси. Этот метод нарезания является более точным (т.к. профиль зуба колеса формируется большим числом резов).

С хематично обе схемы нарезания червячных колес представлены на рисунке.

|

Кинематическая схема 5Д32

Цепь I. Вращение фрезы.

Число оборотов фрезы в зависимости от принятой скорости резания V м/мин и диаметра фрезы d_ф. мм определяется по формуле

или об/мин

и устанавливается на станке с помощью сменных зубчатых колес с передаточным отношением х₀. Это передаточное отношение находим из следующей кинематической цепи между электродвигателем и фрезой

; ; .

Сменные колеса .

К станку прилагается комплект сменных шестерен А/В с числом зубьев: 18, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42, обеспечивающий получение различных чисел оборотов шпинделя: 47,5; 64; 79;97; 127; 155; 192 об/мин.

К станку также прилагается единый набор сменных колес для гитары деления, подач и дифференциала, который состоит из 43 колес с числами зубьев:

20, 20, 23, 24, 25, 25, 30, 33, 34, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 48, 50, 53, 55, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97,9 8, 100.

Цепь II. Вращение стола.

По цепи II стол связан кинематической зависимостью с фрезой. Делительная кинематическая цепь II станка должна обеспечить согласованное вращение фрезы и стола в соответствии с числом заходов "К" фрезы и количестве зубьев "Z" нарезаемого колеса, а именно n_с / n_ф = К/Z , другими словами, за 1 оборот фрезы стол должен повернуться на К/Z оборота (исходя из осуществления червячного зацепления).

Тогда, кинематическая цепь деления запишется так:

Передача движения по этой цепи происходит через механизм дифференциала с передаточным отношением 1_Д. При нарезании прямозубых колес 1_Д = 1.

Для осуществления соответствия между n_ф и n_с надо рассчитать передаточное отношение Х_д сменных колес гитары деления, входящих в эту цепь и установить необходимые сменные колеса

/

Сменная передача имеет две пары колес, которые устанавливаются в зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса

для .

При подборе зубчатых колес гитары деления не должно быть никаких округлений.

Цепь III. Вертикальная подача суппорта.

Подачей называется перемещение суппорта с фрезой за один оборот стола, измеряется мм/об. Величина подачи принимается с учетом заданной чистоты поверхности и степени точности нарезаемых колес. При черновом проходе принимается подача S_В = 2-3 мм/об, при чистовом 1-1,5 мм/об. Очень малые подачи применять не следует, так как при них происходит скольжение зубьев фрезы по обрабатываемой заготовке и преждевременное их затупление.

Приняв величину подачи, определяют передаточное отношение зубчатых колес гитары подач и по нему число зубьев колес.

T_x = 10 мм, отсюда Х_n = 3/10 • S_B/

При вертикальной подаче муфта М₃ включается и соединяет валы X и XI. Необходимо также включить муфту М₄, соединяющую червячное колесо передачи 4:20 с валом XV и муфту М₅ , соединяющую червяк передачи 5:30 с валом XV.

По окончании резания при вертикальной подаче станок автоматически останавливается при помощи упора,' устанавливаемого в пазу салазок суппорта, который включает главный электродвигатель. Кроме этого упора есть еще два неподвижных упора конечных, которые служат для автоматического выключения станка в крайних положениях суппорта: верхнем и нижнем.

Цепь IV. Горизонтальное перемещение суппортной стойки.

Радиальной подачей называется величина перемещения червячной фрезы по направлению к заготовке (или заготовки по направлению к фрезе на станках других типов) за один оборот стола с заготовкой.

Эта подача необходима при нарезании червячных колес методом радиального врезания.

Движение для перемещения суппортной стойки, необходимое для радиальной подачи при нарезании червячных колес,

осуществляется также от вала XXVII и передается через гитару подач валу XV и далее по кинематической цепи:

Отсюда

.

Для автоматического выключения перемещения стойки после врезания фрезы на требуемую величину И ( глубину зуба) на направляющих станины устанавливается жесткий упор с одной или другой стороны стойки, который в сочетании с падающим червяком выключает механизм подачи стойки. Когда суппортная стойка дойдет до жесткого упора, гайка в зубчатом колесе 25 не будет перемещаться, ее вращение остановится, не будут вращаться и валы XVIII и XVII, а вместе с ними прекратится вращение и червячного колеса 20 в червячной паре 4:20. В то же время вал XVI с червяком этой пары будет продолжать вращаться от механизма станка; червяк будет ввинчиваться относительно неподвижного колеса 20 и смещаться вдоль своей оси, пока не соскочит с защелки и не отключиться от него. Включение червяка производится рукояткой на суппортной стойке.

Цепь V . Дополнительное вращение стола.

В кинематических цепях, связывающих вращение стола и фрезы, движение передается через механизм, состоящих из четырех конических зубчатых колес, который называется дифференциалом. Этот механизм позволяет суммировать два движения, передаваемые столу по двум кинематическим цепям.

Дифференциал станка работает (включен) в следующих трех случаях:

1. при нарезании косозубых цилиндрических колес;

2. при нарезании колес с простым числом зубьев больше 100;

3. при нарезании червячных колес методом тангенциальной подачи.

Расчет сменных зубчатых колес гитары дифференциала при нарезании косозубых колес строится исходя из следующих соображений. Если нарезается прямозубое колесо однозаходной фрезой, то отношение числа оборотов фрезы и стола выражается формулой : n_с/ n_ср = 1/ Z , то есть за один оборот стола фреза сделает Z оборотов.

За это время фреза переместиться вдоль оси заготовки на величину вертикальной подачи Z_В, определяемую на один оборот стола, а из точки А перейдет в точку В. В случае нарезания косозубых колес зубья должны получаться наклонными. При вертикальном перемещении фрезы на величину подачи S_B зубья фрезы, находящиеся в зацеплении с зубьями колеса, должны перемещаться вдоль наклонных линий косых зубьев колеса. После оборота стола, когда фреза сделает Z оборотов, зубья должны перейти из точки А в точку С.

Стол, кроме одного оборота, соответствующий перемещению фрезы и точки А в точку В, должен сделать еще некоторую часть оборота, соответствующую дуге ВС, на которую он дополнительно повернется, чтобы фреза переместилась вдоль наклонной линии зуба. Эта часть оборота есть то дополнительное вращение, которое должно быть сообщено столу через гитару дифференциала и его механизм. Таким образом, для получения винтовых зубьев необходимо, чтобы за период опускания фрезы по вертикали на величину шага Т нарезаемой спирали заготовка совершила один дополнительный поворот.

Направление дополнительного вращения заготовки может совпадать с направлением его основного вращения или быть ему противоположным в зависимости от направления винтовых линий фрезы и нарезаемого зубчатого колеса.

Изменение направления дополнительного вращения заготовки осуществляется установкой паразитного зубчатого колеса в гитару дифференциала.

Конечными элементами кинематической цепи дополнительного вращения заготовки является ходовой винт вертикальной подачи и заготовка. Уравнение запишется как:

.

Шаг спирали , т.к. .

m_S – торцовый модуль нарезаемого колеса;

m_H – нормальный модуль нарезаемого колеса;

Z – число зубьев нарезаемого колеса;

β – угол наклона спирали зуба;

К – число заходов фрезы.

При нарезании косозубых гитара деления колес настраивается так же, как и при нарезании прямозубых.

Представив эти значения и сделав все необходимые преобразования получим

.

Косозубые колеса можно нарезать без включения механизма дифференциала и гитары дифференциала (у некоторых станков дифференциал отсутствует). В этом случае необходимо так согласовать вращение фрезы и заготовки, чтобы заготовка совершала, кроме вращения, необходимого для взаимного зацепления ее с фрезой, также и дополнительное вращение для образования винтового направления зубьев.

И основное и дополнительное вращение заготовке сообщает одна кинематическая цепь - цепь деления. Этот метод применяется редко, в связи со сложностью подбора сменных колес гитары деления, причем должны быть соответствующим образом согласованы вращения фрезы и заготовки.

При нарезании прямых зубьев за период опускания фрезы на величину шага Т заготовка должна сделать Т/Sв • Z/К оборотов.

Для получения винтовых зубьев необходимо за тот же период заготовке сделать добавочно ±1 оборот или при этом фрезы получит ±Z/К дополнительных оборотов. Суммарное число оборотов фрезы

T/Sв • Z/К ± Z/К.

Если принять фрезу за начальное, а заготовку за конечное звено цепи, то уравнение кинематического баланса примет вид

,

где i _п – передаточное отношение постоянных зубчатых передач кинематической цепи от вала фрезы до стола.

Расчет сменных зубчатых колес гитары деления и гитары

дифференциала при нарезании прямозубых колес с простым

числом зубьев

Прямозубые колеса с простым числом зубьев (не раскладываемые на множители) могут нарезаться без настройки гитары дифференциала, если число зубьев не превышает 100, так как из имеющегося набора на станке можно подобрать сменные колеса для настройки гитары деления только для колес с количеством зубьев в этих пределах.

При Z > 100 настраивается гитара дифференциала.

Для нарезания колеса, имеющего Z зубьев, сменные колеса гитары деления рассчитывают на число зубьев Z ±α, где α – небольшое произвольно выбранное число, выражающееся правильной дробью (по величине не более 1/10 от величины вертикальной подачи суппорта Sв).

Это число принимается таким, чтобы по формуле расчета сменных колес гитары деления

Получилось число, разлагаемое на множители, по которым можно было бы составить произведение чисел сменных колес, имеющихся в наборе.

Чтобы компенсировать влияние на механизм деления дополнительного числа зубьев α и при нарезании получить необходимое число зубьев колеса, следует настроить механизм дифференциала . Зубчатые колеса гитары дифференциала для этого случая рассчитываются по формуле

Это расчетное перемещение

В зависимости от принятого знака α и направления подачи (встречное, попутное) устанавливают в гитаре дифференциала паразитное колесо.

Если α отрицательная, т.е. гитара деления рассчитана на меньшее число зубьев, чем нарезается на колесе, то при встречном фрезеровании паразитное колесо не требуется, при попутном же фрезеровании паразитное колесо должно быть установлено. Если α положительна, то при встречном паразитное колесо устанавливается, а при попутном нет.

Цепь VI. Перемещение осевого суппорта.

Для нарезания червячных колес с осевой (тангенциальной) подачей фрезы устанавливается специальный (протяжной) суппорт. Передаточное отношение чисел оборотов винта кинематической цепи, связывающее движение винта XXIII и стола будет составлять

t_x = 5 мм.

Отсюда

Тангенциальной подачей называется перемещение фрезерного суппорта вдоль оси фрезы за один оборот стола. Для осуществления тангенциальной подачи, которая применяется при нарезании червячных колес червячно-модульными конусными фрезами, необходимо установить специальный протяжной суппорт, включая его в общую кинематическую цепь станка. Такие суппорты в комплект станка не входят, а поставляются по специальным заявкам за дополнительную плату. При своем осевом перемещении фреза подобно рейке вращает нарезаемое колесо дополнительно к его основному вращению. Это дополнительное движение сообщается заготовке через дифференциал, т.е. если фрезу пе­реместить вдоль оси на величину торцового шага зацепления t_S ,то винт XIII должен повернуться на t_S/t_X оборотов, а заготовка – на 1/Z оборота. Принимая винт XXIII за начальное звено, а стол за конечное, напишем уравнение кинематического баланса

Учитывая, что

Получим

где m_н – нормальный модуль;β – угол наклона винтовой линии зуба к оси колеса.

Цепь VII. Вспомогательные (ускоренные) перемещения

Быстрые перемещения всех рабочих органов станка осуществляется от электродвигателя мощностью 1 кВт через винтовые колеса 16-24, вал XI и далее по кинематическим цепям подач.

Станки с электрофизическими и электрохимическими методами

обработки

Детали и узлы современных машин и приборов отличаются большим разнообразием конструкций и применяемых материалов, в том числе и таких, формообразование которых средствами механической обработки затруднено, а иногда и невозможно. С этим связано все более широкое применение процессов электроэрозионной обработки. Сущность метода электроэрозионной обработки заключается в изменении формы, размеров, шероховатости и свойств поверхности заготовки под действием электрических разрядов в результате электрической эрозии. Принцип электроэрозионной обработки основан на разрушении и удалении материала термическим и механическим действием импульсного электрического газового разряда, направленного на обрабатываемый участок заготовки , находящегося в среде жидкости. При этом в канале разряда, в заготовке, в рабочей жидкости и в электроде-инструменте происходят сложные физико-химические явления, определяющие технологические характеристики процесса формообразования. При сближении электрода-инструмента и заготовки, погруженных в рабочую жидкость (диэлектрик или слабый электролит) под действием импульсного напряжения генератора , между ними образуются разряды. Образование разрядов зависит от режима обработки. Электрический разряд представляет собой высококонцентрированный в пространстве и во времени импульс электрической энергии.

Характерными свойствами электрофизических методов обработки является возможность обработки независимо от твердости, возможность копирования по всей поверхности заготовки при простом поступательном перемещении. Обработка детали производится практически без силового воздействия, а автоматизация процесса не вызывает трудностей.

На станках данной группы изготавливают сложные штампы, пресс-формы, фильеры и другие детали, в том числе имеющие малые размеры отверстий (до 0,05 мм). Приоритет в разработке электрофизических и электрохимических методов обработки принадлежит нашей стране.

Электроэрозионные станки

Электроэрозионная обработка основана на тепловом воздействии импульсных электрических разрядов, возбуждаемых между электрод-инструентом и обрабатываемой заготовкой. Метод основан на разрушении материала обрабатываемой заготовки при помощи прерывистых дуговых разрядов.

При искровом разряде сфокусированный поток электронов, двигаясь с большой скоростью от одного электрода к другому, создает на поверхности электродов ударные волны сжатия. Возникающее в металле механическое напряжение распространяется по всем направлениям. Достигнув первоначальной поверхности, ударная волна отражается от нее и меняет знак на обратный, вследствие чего происходит выброс частиц металла в направлении, встречном направлению ударной волны сжатия. Электрод постепенно погружается в заготовку, копируя в ней свою форму. В зависимости от вида применяемых разрядов эрозионные станки делятся на три вида, получивших широкое применение: электроискровые, электроимпульсные и анодно-механические.

Электроискровые станки используют искровые разряды малой длительности (порядка нескольких сотых микросекунды), которые следуют с большой скважностью. Скважность представляет собой безразмерный коэффициент, характеризующий периодический импульсный процесс, численно равный отношению периода повторения импульса к его эффективной продолжительности.

Электрический ток от специального импульсного генератора «ГИ» подводится к электроду-инструменту 1 и обрабатываемой детали 2. Электрод подключается к отрицательному полюсу генератора, а деталь – к положительному. Обработка производится в кой среде, не проводящей электрический ток, например, в трансформаторном масле, индустриальном масле и керосине и др.

Процесс обработки состоит в последовательном возбуждении дуговых разрядов между поверхностями электрода и детали через зазор определенной величины. При подаче импульса напряжения на электрод и деталь в межэлектродном зазоре возникает дуговой разряд, который создает на поверхности обрабатываемой детали высокую температуру, порядка 4000...5000 °С, что вызывает расплавление металла и выброс его в межэлектродное пространство. Электроискровые станки используются при обработке отверстий малого диаметра, узких щелей и других поверхностей из труднообрабатываемых материалов. Производительность станков невелика – порядка 20 мм³/мин. Электроискровой метод обработки металлов вытесняется электроимпульсной обработкой.

Это объясняется тем, что электроискровая обработка имеет ряд серьезных недостатков: производительность сравнительно низка; износ электрода-инструмента относительно большой (например, величина износа латунных электродов составляет 25...300% объема металла, снятого с детали, что значительно удорожает этот вид обработки и затрудняет получение необходимой точности). Кроме того, электроискровая обработка требует большого расхода электроэнергии. Электроимпульсный способ обработки металлов не лишен полностью недостатков электроискрового метода, однако он является более производительным.

Электроимпульсные станки отличаются от электроискровых тем, что работают на основе использования импульсных дуговых разрядов малой скважности, но разной энергии и частоты. Черновая обработка происходит при большой энергии и низкой частоте, а чистовая обработка – при малой энергии и высокой частоте. Возбуждение разрядов осуществляется электрическим независимым генератором. В отличие от электроискровых, в электроимпульсных станках обрабатываемая деталь соединяется с катодом (-), а инструмент - с анодом (+). Съем металла осуществляется в основном в его капельно-жидком состоянии, что положительно отражается на энергоемкости процесса. Электрод-инструмент изготавливают из материала с высокой теплопроводностью, таких как медь, алюминий и его сплавы, специальные графитизированные материалы, вольфрам.

Интенсивность съема металла с 1 см² обрабатываемой поверхности для сталей составляет 35-60 мм³/мин. Шероховатость поверхности 2,5<R_а < 5 мкм – для сталей и 1,25<R_а < 2,5 мкм – для твердых сплавов, при этом точность до 0,08 -0,2мм при обработке поверхностей и 0,01-0,03 мм при обработке отверстий.

Станки для анодно-механической обработки

Осуществляют комбинированный процесс анодного растворения и электроэрозионного воздействия на обрабатываемую деталь. Сущность обработки показана на рис. а.

Инструмент 1 в виде диска (или непрерывной ленты) вращается и подается в сторону заготовки 2. Подаваемый в пространство между инструментом и заготовкой электролит растворяет под действием тока металл. Образуемая на его поверхности тонкая пленка 3 (рис. б) имеет небольшую прочность и поэтому легко удаляется инструментом. На месте удаленной пленки образуется новая, которая также удаляется инструментом. Одновременно с этим электромеханическим процессом происходит электроэрозионный процесс, так как при удалении пленки воз­никают искровые промежутки, через которые проходят электрические разряды. В качестве электролита, дающего пассивирующую пленку на аноде, применяют водный раствор жидкого стекла. Электрод изготавливают из низкоуглеродистой стали. Анодно-механическая обработка применяется главным образом для разрезания заготовок из высоколе-гированных сплавов, а иногда для шлифования твердосплавных заготовок. Скорость резания составляет: диском 15-35 см/мин, лентой - до 20 см/мин.

Ультразвуковые станки

Ультразвуковой метод применяется для обработки деталей из твердых и хрупких материалов, таких как стекло, керамика, кремний, германий, твердый сплав, алмаз и др. Он основан на разрушении материала детали при ударе ее поверхности о зерна абразива, получающих энергию от инструмента, вибрирующего с высокой частотой (20000 Гц). Зерна абразива вводятся в зону обработки в виде суспензии, которая содействует также удалению из рабочего зазора продуктов разрушения обрабатываемого материала и инструмента. От воздействия вибратора (преобразователя) абразивные зерна с большой силой, превышающей их собственную массу в 5-10 тыс. раз, ударяются о деталь и с большой скоростью выбивают из детали частицы материала (стружку). Одновременно пуансон постепенно опускается в выдолбленное таким способом пространство и процесс продолжается. В качестве абразива применяют карбиды бора и кремния, а также алмазные порошки. Инструмент изготовляют из углеродистых сталей 45,45Х, У8А, У ЮР и др. Наибольшая производительность при обработке деталей, например из твердого сплава, достигает 200 мм³/мин, шероховатость поверхности 0,16<Rс< 0,32 мкм, точность обработки 0,02-0,04 мм. Производительность станка резко уменьшается по мере углубления инструмента в материал. Для повышения производительности применяют совмещенную ультразвуковую и электрохимическую обработку, основанную на локальном анодном растворении материала заготовки в электролите при интенсивном движении последнего между электродами.

Другим направлением использования ультразвука при обработке металлов является интенсификация процесса резания путем наложения ультразвуковых колебаний на режущий инструмент. В настоящее время идет поиск наиболее рациональных методов такой обработки. Повышение производительности и стойкости инструмента уже достигнуто при исследовании таких операций, как точение, сверление, зенкерование, развертывание, шлифование, нарезание резьбы.

Электрохимическая размерная обработка

Основана на локальном анодном растворении материала заготовки в растворе электролита.

При этом электролит интенсивно движется между электродами. Получается высокое качество поверхности при отсутствии теплового воздействия на деталь, а также устраняется износ электрода-инструмента. Такая обработка рекомендуется при изготовлении конструктивно сложных деталей из особо твердых, хрупких или вязких материалов и для получения полированных поверхностей из обычных сталей.

Точность обработки достигается в настоящее время ± 0,02 до ±0,05 мм, шероховатость поверхности 0,32 < R_а < 2,5 мкм.

Лучевая обработка

Лучевые методы обработки основаны на съеме материала при воздействии на него концентрированными лучами энергоносителями с высокой плотностью энергии. Эти методы не требуют применения специального инструмента, обеспечивающего подведение энергии к месту обработки. Съем материала осуществляется при преобразовании энергии в тепло непосредственно в зоне обработки.

Различают два метода обработки световыми и электронными лучами. Светолучевую обработку применяют при изготовлении отверстий очень малых диаметров (0,03-0,50 мм) в любых материалах. Производительность процесса до 60 отверстий в минуту при глубине от долей до нескольких мм.

Мощность источников питания составляет несколько десятков кило-ватт. Электронно-лучевая обработка основана на применении специального устройства – электронной пушки с электронно-оптической системой. Излучаемые катодом электроны при глубоком вакууме ускоряются в мощном электрическом поле. Будучи сфокусированными в узкий пучок, они направляются на обрабатываемую деталь-анод. Кинематическая энергия электронов, проникающих в твердое тело, преобразуется в тепловую энергию, которая и приводит к расплавлению материала.

Агрегатные станки

Агрегатными называются специальные станки, которые компонуются из функционально самостоятельных нормализованных и частично специальных узлов и деталей. Основными унифицированными единицами агрегатных станков (АС) являются силовые узлы (головки), столы, шпиндельные узлы, базовые корпусные детали и т.п.

На агрегатных станках производится сверление, растачивание, нарезание резьбы, развертывание отверстий, фрезерование, подрезка торцев. В таких станках заготовка, как правило, неподвижна, что позволяет обрабатывать ее одновременно большим числом инструментов с нескольких сторон.

Основные преимущества АС заключаются в следующем:

а) сокращаются сроки и затраты на проектирование и изготовление станков;

б) высокая производительность благодаря многоинструментальной обработке;

в) возможность автоматизации цикла обработки.

Классификация и типовые компоновки

1. В зависимости от габаритов обрабатываемых заготовок АС подразделяются на три группы:

малогабаритные АС, оснащенные небольшими по размерам пиноль-ными силовыми головками мощностью 0,18. ..0,75 кВт;

АС средних размеров, оснащенные пинольными силовыми головками с плоскокулачковым приводом подачи мощностью1,1. ..1,3 кВт;

АС больших размеров, оснащенные гидравлическими или электромеханическими столами, на которых устанавливаются шпиндельные узлы.

2. По отсутствию или наличию транспортного устройства для периодического перемещения обрабатываемой заготовки АС подразделяют на одно- и многопозиционные. В однопозиционных станках крупные заготовки, обрабатываемые силовыми узлами в одном положении, закрепляются в стационарном приспособлении, обработка производится с одной, двух и трех сторон.

Компоновки АС с поворотным делительным столом выполняются в вертикальном, горизонтальном и вертикально-горизонтальном исполнениях. Заготовка устанавливается в приспособлениях на делительном столе и обрабатывается последовательно с одной, двух и трех сторон на нескольких позициях стола.

3. В агрегатных станках с поворотным делительным барабаном заготовки устанавливаются с помощью приспособлений на барабане, совершающем круговое движение. При этом заготовки обрабатываются с одной, двух или трех сторон.

Все узлы АС делятся на следующие группы: силовые, шпиндельные, узлы подачи, базовые и транспортные. Обработка деталей на АС производится с помощью силовых головок, реализующих вращение шпинделя. Движение подачи осуществляется либо самой силовой головкой, либо силовым столом.

Силовые головки и столы с встроенным приводом подачи называют самодействующими, а с отдельным приводом подач в базовой детали, по которым перемещается стол или заготовка – несамодействующими узлами.

По типу привода движения подачи силовые узлы бывают гидравлическими, электромеханическими, пневмогидравлическими и пневматическими.

Для одновременной обработки нескольких отверстий (сверления, развертывания, нарезания резьбы) используются многошпиндельные насадки. Державка насадки закрепляется на торце силовой головки, и движение со шпинделя головки через зубчатые колеса, установленные на промежуточных валиках передается рабочим шпинделем насадки.

Силовые столы предназначены для установки на них узлов главного движения (расточных, сверлильных, фрезерных бабок; упорных угольников со шпиндельными коробками) или зажимных приспособлений с обрабатываемыми заготовками и сообщения им прямолинейных рабочих движений подачи.

Шпиндельные узлы (сверлильные, расточные, фрезерные бабки, револьверные бабки) – одношпиндельные узлы, широко используемые для выполнения расточных, сверлильных, фрезерных операций и нарезания резьбы.

В комплекте с приводом главного движения и силовыми столами бабки могут устанавливаться на горизонтальное, вертикальное и наклонное основание для обработки поверхностей, расположенных под разными углами.

Револьверные бабки предназначены для сообщения главного движения режущему инструменту на рабочей позиции и автоматической смены инструмента (при обработке нескольких заготовок). Бабки выполняют операции сверления, развертывания, фрезерования, растачивания, а также многошпиндельную обработку при установке на них многошпиндельных коробок.

Транспортные узлы, выполненные в виде поворотных столов, используются для транспортировки заготовки из одной рабочей позиции на другую и точного позиционирования заготовки.

Зажимные приспособления АС обеспечивают базирование заготовки с требуемой точностью и надежное ее закрепление. В автоматизированных приводах зажима используют пневматические или гидравлические цилиндры, а также электро- или гидромеханические ключи.

Автоматические линии

Автоматические линии предназначены для изготовления деталей в условиях крупносерийного и массового производства. Экономическая эффективность использования АЛ достигается благодаря их высокой производительности, сокращению обслуживающего персонала, стабильному качеству изделий.

Автоматическая линия представляет совокупность автоматического вспомогательного технологического оборудования, установленного в порядке следования технологического процесса, имеющего общее управление или несколько взаимосвязанных систем управления. Загрузка, разгрузка и межоперационное перемещение заготовок от станка к станку осуществляется автоматической транспортной системой, имеющей накопитель первичной загрузки.

Автоматическая линия содержит не менее двух автоматических станков.

Классификация автоматических линий

По степени совмещения времени обработки с транспортированием заготовки АЛ подразделяют на стационарные; роторные и конвейерные.

По количеству заготовок различают однопоточные (каждая операция выполняется на одной заготовке) и многопоточные.

Гибкая автоматическая линия – переналаживаемая на заданную и перенастраиваемая на новую номенклатуру деталей.

Автоматическую линию называют сблокированной (синхронной), если транспортная система и система управления связаны общим циклом работы.

Несблокированные (несинхронные) АЛ такие, в которых транспортная система и система управления обеспечивают (в определенных пределах) независимый цикл работы каждого станка, установленного последовательно или параллельно. По характеру транспортирования заготовок АЛ делят на спутниковые (заготовки базируются, обрабатываются и транспортируются в спутниках) и безспутниковые.

По виду обрабатываемых заготовок различают АЛ для обработки корпусных деталей (головки блоков, блоки двигателей, корпуса коробок передач) и линии для обработки деталей типа тел вращения (кольца подшипников, валы, гильзы и т.д.).

Роторные автоматические линии. Роторные автоматические линии по структурному построению существенно отличаются от рассмотренных АЛ. Роторные линии комплектуются из роторных автоматов, на которых обработка заготовок выполняется в процессе непрерывного транспортирования их совместно с режущим инструментом. Таким образом, главной особенностью роторных линий является совмещение во времени транспортирования заготовок и их обработки. Перемещение заготовки по всем роторным автоматам производится транспортными роторами.

Гибкие производственные системы.

Гибкими производственными системами (ГПС) называют совокупность металлобрабатывающего и вспомогательного оборудования (транспортного, накопительного и т.д.), работающего в автоматическом режиме и с единой системой управления в условиях многономенклатурного производства.

Как правило, оборудование имеет системы числового программного управления (ЧПУ) с использованием ЭВМ различного уровня. Особенностью ГПС является то, что ее оборудование в течение заданного периода времени должно работать в автоматическом режиме, то есть с ограниченным участием обслуживающего персонала, так называемый "безлюдный» режим, а переналадка оборудования на изготовление новой продукции осуществляется в автоматизированном режиме. По организационному признаку ГПС подразделяют на гибкую автоматизированную линию (ГАЛ), гибкий автоматизированный участок (ГАУ) и гибкий автоматизированный цех (ГАЦ). Отличие ГАЛ от традиционных автоматических линий заключается в том, что на ГАЛ можно обрабатывать детали широкой номенклатуры.

Особенностью компоновки ГАЛ является расположение технологического оборудования (станков с ЧПУ, гибких производственных модулей) в принятой последовательности технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ) в отличие от ГАЛ позволяет изменить последовательность технологических операций. Благодаря этому достигается максимальная загрузка оборудования.

В состав ГАУ и ГАЛ могут входить роботизированные технологические комплексы (РТК), включающие технологическое оборудование, промышленный робот и дополнительные средства оснащения, например, магазин заготовок и многоинструментальные магазины.

В состав ГАЦ могут входить ГАЛ, ГАУ, роботизированные технологические линии и участки, а также отдельное технологическое и вспомогательное оборудование: ГПМ, отдельные станки с ЧПУ и др.

Современная ГПС представляет собой сложную совокупность раз-личного основного и вспомогательного технологического оборудования, транспортно-складской системы, режущего, вспомогательного и измерительного инструмента, систем управления.

ГПМ является основной составной частью ГПС.

ГПМ – это единица технологического оборудования, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая весь цикл работы, связанный с изготовлением изделий и имеющая возможность быть встроенной в ГПС.

Системы контроля качества продукции.

Различают три вида автоматического контроля обрабатываемых деталей до начала, во время и после обработки. Контроль первого вида направлен прежде всего на создание условий для бесперебойной работы оборудования, так как детали с повышенным припуском могут вызывать поломку инструментов. Контроль второго вида (наиболее важный) проводится в процессе работы и предназначен для предотвращения брака. По данным измерения непосредственно в процессе обработки выдаются команды на корректировку управляющей программы.

Контроль третьего вида предусмотрен главным образом для гарантии качества изготовления продукции. Контрольно-измерительные операции могут выполняться как непосредственно на станках, так и вне станка.

Для выполнения диагностирования в автоматическом режиме в на-стоящее время разработаны различные алгоритмы, основной задачей которых является проверка соответствия управляющих команд заданным значениям. В качестве рабочих признаков для таких алгоритмов, могут использоваться нормированные силовые нагрузки, тепловое состояние.

Испытания, исследования и эксплуатация оборудования

Все испытания и исследования оборудования автоматизированных производств условно можно разделить на три группы: приемно-сдаточные испытания серийного оборудования, испытание опытных образцов новых моделей и лабораторные испытания и исследования станков отдельных узлов и механизмов.

Приемо-сдаточные испытания – это проверка качества изготовления, сборки и регулировки оборудования и соответствие его нормативам и техническим условиям

По существующим техническим условиям приемо-сдаточные испытания можно разделить на следующие этапы:

1. Установка и выверка станка. Если станина жесткая (длина/высота < 1,5-2,0) , то станок ставят на 3 точки опоры, в противном случае на большее;

2. Предварительное опробование. Проверяют усилие на маховичках и рукоятках, проводят испытание электрооборудования.

3. Испытания на холостом ходу.

а) проверяют все частоты вращения от h_min до h_max.

б) проверяют правильность функционирования оборудования;

в) проверяют подачи от S_min до S_max и работоспособность всех механизмов ( патрона, пиноли и т.д.);

г) проверяют правильность функционирования системы смазывания и охлаждения.

д) испытания органов ручного управления;

е) испытания на шум и вибрации, температурные деформации.

4. Испытания под нагрузкой. Испытание проводят при нагружении главного привода максимальным моментом. Нагружающий момент может быть обеспечен различными нагружающими устройствами (тормоз), резание с максимальной глубиной.

5. Проверка станка на точность. При проверке станка на точность можно выделить 4 группы проверок:

1) проверка точности базовых поверхностей; 2) проверка взаимного расположения базовых поверхностей; 3) проверка формы траектории движения вспомогательных органов; 4) проверка фактических перемещений.

6. Испытание станка на жесткость. Испытание производится статическим нагружением с помощью специальных домкратов, рабочих динамометров.

7. Испытание станка на виброустойчивость. Испытание может осуществляться при резании и при нагружении упругой системы станка вибраторами.

8. Дополнительные испытания станков с ЧПУ. Выполняются с целью оценки точности станков, оснащенных системами ЧПУ, и получение информации о безотказности их работы по заданной программе.

Проверяется точность и шероховатость обработки поверхности контрольного образца. Образец обрабатывается в два прохода – черновой и чистовой.

Основы эксплуатации и ремонт оборудования

Эксплуатация станков представляет собой систему мероприятий, включающую консервацию и упаковку, транспортирование и монтаж, настройку и наладку оборудования, контроль геометрической и технологической точности, уход и обслуживание

Консервация и упаковка производится для предохранения станков, приспособлений, принадлежностей и инструмента от механических, физико-химических воздействий при транспортировке и хранении.

Обезжиренные поверхности сушат, затем наносят смазку толщиной не менее 0,5 мм. Упаковывают станок во внутреннюю и внешнюю тару, в качестве внутренней тары применяют чехлы из полимерных пленок, а в качестве внешней - деревянные ящики.

Транспортировка станков осуществляется строго по инструкции. Перемещать станки по цеху (при отсутствии крана) можно лишь волоком на листе или специальной тележке.

Установка и монтаж. Станки нормальной точности устанавливают на общее бетонное полотно цеха с тщательной выверкой положения уровнями.

Точные и тяжелые станки устанавливаются на индивидуальные фундаменты.

Фундаменты станков особо высокой точности и мастер-станков кроме высокой жесткости должны обладать высокими виброизолирующими свойствами.

Наладка и настройка станка производится в строгом соответствии с руководством по эксплуатации.

Наладка - это совокупность операций по подготовке и регулированию станка, которые включают установку и регулирование приспособлений, инструментов, а также настройку кинематических цепей, необходимых для обработки деталей.

Настройка – регулирование параметров станка в связи с изменением режима работы в период эксплуатации.

Организация ремонта. Постепенный износ оборудования в процессе эксплуатации проявляется в снижении точности обработки, повышенном шуме. Поддерживать станки в работоспособном состоянии можно только ремонтом.

На всех промышленных предприятиях действует система планово предупредительного ремонта. Сущность этой системы заключается в том, что через определенное число отработанных часов проводят профилактические осмотры и различные виды плановых ремонтов.

Существует три разновидности планово-предупредительного ремонта.

1. Метод послеосмотровых ремонтов – планируются не ремонты, а лишь периодические осмотры.

2. Метод периодических ремонтов – для каждого станка составляется план с указанием сроков и объема ремонтных работ. Это наиболее распространенный вид планово-предупредительного ремонта.

3. Метод принудительных ремонтов – обязательный вывод оборудования в установленные сроки. Ремонт производится с обязательной заменой или восстановлением узлов и деталей.

Периодические осмотры производятся слесарями-ремонтниками согласно плану ремонта, как правило, в нерабочее время.

Периодический ремонт может быть мелким, средним и капитальным. Для легких и средних (весом до 10 т) металлорежущих станков рекомендуется следующая структура ремонтного цикла:

К-О-М-О-М-О-С-О-М-О-М-О-С-О-О-М-О-М-О-К, где К – капитальный

ремонт; О – осмотр; С – средний ремонт; М – мелкий ремонт.

Оборудование при обработке пластическим деформированием

Прокатное производство. Прокатка – один из видов обработки металлов давлением, при котором металл пластически деформируется вращающимися валками.

Машины и механизмы, предназначенные для вращения валков, а также для восприятия возникающих при пластической деформации металла усилий и крутящих моментов, составляют главную линию прокатного стана.

Машины и механизмы главной линии прокатного станка состоят из рабочей клети передаточных механизмов и главного двигателя. Рабочая клеть является основным устройством прокатного стана, так как в ней осуществляется соответственно прокатка (пластическая деформация) металла. Клеть представляет собой две массивные литые станины, установленные на плитовине, прикрепленные к фундаменту анкерными болтами. В станинах смонтированы подушки с подшипниками и валками, а также устройства для перемещения верхнего валка по высоте и его осевой фиксации.

Прокатные станы классифицируются по трем основным признакам: по числу и расположению валков в рабочих клетях, по числу и расположению рабочих клетей, по их назначению.

В зависимости от конструкции и расположения валков рабочие клети прокатных станов можно разделить на несколько групп: двухвалковые, трехвалковые, четырехвалковые, многовалковые, универсальные и клети специальной конструкции.

Двухвалковые клети бывают реверсивные и нереверсивные. Клети реверсивные периодически изменяют направление вращения валков и прокатываемый металл проходит через валки вперед и назад несколько раз. Для смазки валков непрерывно подают фильтрованную воду и периодически - густую смазку. Каждый валок приводится от индивидуального электродвигателя.

Волочение.

Процесс волочения заключается в протягивании заготовки через постоянно сужающееся отверстие в инструменте, называемом волокой.

Волочильные станы в основном подразделяют на барабанные и цепные. Барабанные станы служат для волочения проволоки, труб небольшого диаметра, наматываемых в бухты. Предварительно заостренный конец проволоки пропускается через отверстие волоки 2 и закрепляется на барабане 3, который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор и зубчатую передачу 4.

Кроме станов для однократного волочения, приведенных на рис., существуют станы для многократного волочения, последние имеют до 20 барабанов с установленными перед каждым из них волоками.

Цепные станы с прямолинейными движением тянущего устройства применяются для волочения прутков и труб. На этом стане конец прутка пропускают через отверстия волоки и захватывают клещами, которые закреплены на каретке. Каретка через тяговый крюк, перемещается пластинчатой цепью, приводимой в движение от звездочки, которая вращается от электродигателя через редуктор.

Листовая штамповка представляет собой процесс изготовления пластическим деформированием разнообразных по назначению, форме и размерам деталей из листовой заготовки в штампах.

Оборудование для листовой штамповки подразделяют на механические прессы, гидравлические прессы, молоты, ротационные машины, автоматы, различные ножницы. Наибольшее применение в шамповочных цехах находят универсальные и специальные механические и гидравлические прессы и автоматы.

Технологические оборудование для листовой штамповки

На универсальных прессах выполняют различные штамповочные операции: вырубку, гибку, вытяжку и др., а на специальных – только определенные, например, глубокую вытяжку, специальную гибку. У механических прессов рабочие органы приводятся в действие от электродвигателя с помощью механической передачи, у гидравлических – плунжером гидравлического цилиндра, который перемещается под действием рабочей жидкости.

Применяется в штамповочных цехах. Автоматы представляют собой кузнечно-прессовые машины, в которых автоматизирована подача исходной заготовки, передача ее с позиции на позицию и выдача изделий.

В штамповочных цехах разрезку листового материала на полосы или на отдельные заготовки осуществляют на ножницах или на прессах в отрезных штампах. В заготовительных отделениях цехов холодной штамповки устанавливают ножницы с параллельными ножами, с наклонными ножами и дисковые.

Ножницы с параллельными ножами используют для разрезки тонких металлов с повышенными требованиями к точности и качеству поверхности среза и неметаллических материалов.

Б олее широкое применение находят кривошипные ножницы с наклонным ножом, которые изготовляют для холодной разрезки металла толщиной от 0,5 до 30 мм и более при длине реза до нескольких метров. Отрезка на таких ножницах производится не по всей ширине листа одновременно, а только на отдельном участке. Это в несколько раз уменьшает усилие, необходимое для отрезки того же материала на ножницах с параллельными ножами.

Рис. 1 .Кинематическая схема листовых кривошипных ножниц

Двухкривошипный вал 3 листовых ножниц (рис.1) с маховиком 4 вращается электродвигателем при помощи клиноременной и зубчатой передач. Разрезаемый лист кладут на стол, к которому он прижимается при­жимом и разрезают ножами -верхними подвижными 2 и нижними – неподвижными 1. Включение кривошипного механизма ножниц осуществляется муфтой 5.

Для разрезания широкой ленты в рулонах на узкие применяют дисковые ножницы с одной или несколькими парами цилиндрических дисковых ножей, устанавливаемых на параллельных валах, которые вращаются электродвигателем с помощью клиноременной и зубчатой передачи..

Для прямой и фасонной резки листового металла в единичном производстве применяют дисковые ножницы с коническими ножами для высечки.

Большинство холодноштамповочных работ выполняется на кривошипных механических прессах. Такие прессы отличаются надежностью в работе, экономичностью и простотой управления.

Рис.2

Рабочее движение в кривошипных механических прессах создается при помощи кривошипно-шатунного механизма.

Вращающийся кривошип 5 сообщает через шатун 4 возвратно-поступательное движение ползуну 3 пресса. Ползун перемещается в направляющих 2.

Крайнее верхнее положение, в которое поднимается ползун, называется верхней мертвой точкой (В.М.Т.), а крайнее нижнее – нижней мертвой точкой (Н.М.Т.). Расстояние от стола 1 пресса до нижнего торца ползуна, находящегося в В.М.Т. или Н.М.Т. называют соответственно открытой или закрытой высотой пресса. Величина полного хода ползуна Н – это расстояние между В.М.Т. и Н.М.Т., она равна удвоенному радиусу кривошипа. Время, необходимое для хода ползуна от В.М.Т. к Н.М.Т. и обратно к В.М.Т., называют временем двойного хода ползуна. Схема устройства кривошипного механического пресса показана на рис.2.

Усилие на ползуне кривошипного механического пресса зависит от угла поворота кривошипа и увеличивается при приближении ползуна к Н.М.Т.

В паспорте пресса указывается номинальное усилие, за величину которого принимают усилие на ползуне, соответствующее его положению, когда кривошип не дошел до Н.М.Т. на α_н . Величина номинальных углов α_н для однокривошипных механических прессов простого действия с односторонним приводом α_н = 20° , а для прессов двойного действия α_н ⁼ 10° .

По принципу действия механические прессы подразделяются на: прессы простого действия – с одним ползуном, прессы двойного действия- с двумя ползунами (внутренним штамповочным и наружным прижимным) и прессы тройного действия – с тремя ползунами (наружным прижимным, внутренним штамповочным и вторым штамповочным, перемещающимся в противоположных направлениях).

В тех случаях, когда в процессе вытяжки необходимо осуществлять прижим фланца, используют прессы двойного действия. Характерной особенностью прессов двойного действия является наличие двух ползунов – вытяжного (внутреннего, которым выполняется деформирование металла при вытяжке, и прижимного ( наружного), предназначенного для прижима фланца заготовки с целью предотвращения складкобразования.

В мелкосерийном и единичном производствах хорошо зарекомендовали себя координатно-револьверные прессы-автоматы с числовым программным управлением.

Характерной особенностью этих прессов-автоматов является наличие в их конструкции револьверных головок и координатного стола. В револьверных головках устанавливается комплект инструмента, необходимого для выполнения конкретного технологического процесса.

Координатный стол, являющийся по существу встроенным промышленным роботом, предназначенным для осуществления необходимой ориентации заготовки в рабочей зоне пресса-автомата. Согласование работы револьверной головки и координатного стола осуществляется управляющим устройством по заданной программе.

Гидравлические прессы

Гидравлические прессы применяются для вытяжки листовых деталей и других операций штамповки.

По сравнению с механическими прессами гидравлические имеют ряд преимуществ: возможность сравнительно легко создавать большие рабочие усилия; постоянство усилия в любой точке рабочего хода; большие величины рабочих ходов; нечувствительность к перегрузкам, постоянство скорости движения деформирующих органов и возможность ее регулировки; возможность изменения длины хода; бесшумность работы, осуществление вытяжки изделия под давлением.

Однако при этих достоинствах гидравлические прессы дороже механических, менее производительны. Принцип работы гидравлического пресса основан на законе Паскаля.

Ковка. При выполнении ковочных операций в качестве технологического оборудования используют ковочные молоты и гидравлические ковочные прессы.

Пневматические ковочные молоты применяют для поковок малой массы (0,5-20 кг) из катаных заготовок. На установку пневматических молотов не требуется больших капитальных затрат, они просты в употреблении и обслуживании, что обусловливает их широкое применение.

Паровоздушные ковочные молоты применяют для ковки поковок средней массы (20-30 кг), в основном из катаных заготовок. Для ковки применяют и другие типы молотов: пружинные, гидравлические и др.

Гидравлические ковочные молоты представляют особую группу кузнечных машин, у которых скорость деформирования изменяется в зависимости от начального значения до нуля в конце рабочего хода.

Рабочее усилие пресса создается жидкостью высокого давления, подаваемой в рабочий цилиндр. Жидкость давит на плунжер, который передает усилие на подвижную поперечину, которая перемещается по колонкам жестко соединенными верхней и нижней неподвижными поперечинами.

Объемная штамповка.

Оборудованием при объемной штамповке являются штамповочные паровоздушные молоты. Принцип действия паровоздушных штамповочных и ковочных молотов одинаков, отдельные узлы и детали сходны, но имеются и конструктивные различия, обусловленные разными технологическими особенностями процессов штамповки и ковки.

Во-первых, стойки станины штамповочных молотов устанавли­вают непосредственно на шаботе в отличие от ковочных молотов, у которых станину и шабот закрепляют на фундаменте по отдельности. Это вызвано тем, что точность поковок, полученных на штамповочных молотах, выше , чем на ковочных, и не должно быть переносов оси шабота по отношению к оси падающих частей штамповочных молотов.

Во-вторых, при штамповке недопустим сдвиг верхнего штампа относительно нижнего. Поэтому у штамповочного молота более жесткие направляющие.

В-третьих, из-за затрудненного течения металла в штампах удар штамповочного молота должен быть более жестким, чем у ковочных молотов, поэтому массу шабота штамповочных молотов увеличивают до 20-25-кратной массы их падающих частей.

Кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) предназначены для точной штамповки различных поковок в открытых штампах. КГШП отличаются большими номинальными усилиями и быстроходностью. Последнее позволяет сократить время деформации заготовки, снизить нагрев штампов и тем самым увеличить их стойкость. Но все же по сравнению с молотом время деформации на КГШП значительно больше, что приводит к переохлаждению контактных поверхностей заготовки и повышенному разогреву штампов. Поэтому глубокие полоски штампов заполняются металлом хуже, чем при штамповке на молотах.

Быстрое распространение КГШП объясняется их технологическими и эксплуатационными преимуществами по сравнению с молотами:

1. относительно высокая точность получаемых поковок, особенно по высоте;

2. меньшие припуски на механическую обработку. При этом экономится металл и уменьшается последующая обработка резанием поковок;

3. более высокая производительность: в среднем в 1,4 раза и в 2 раза при штамповке дисковых поковок. Это объясняется тем, что деформация на прессе происходит за один ход, а на молоте за несколько ударов;

4. более экономичный расход энергии: молот работает на паре или сжатом воздухе, КГШП – на электроэнергии. КПД прессов в 4 раза выше, чем молотов;

5. лучшие условия работы: менее сильные шумовые эффекты, вибрации и сотрясения почвы в цехе.

КГШП имеет следующие недостатки по сравнению с молотами:

1. меньшую универсальность;

2. необходимость очитки заготовок от окалины перед штамповкой, т.к. окалина может быть заштампована в поверхность поковки;

3. сложность конструкции штампов, их наладки и регулировка;

4) более высокая стоимость (в 3-4 раза).

Холодная объемная штамповка.

Холодная объемная штамповка – один из наиболее производительных методов изготовления деталей из сталей, цветных металлов и сплавов.

Этот метод по сравнению с обработкой резанием обеспечивает более высокую производительность, экономичное расходование металла и способствует изучению механических свойств, повышению долговечности и надежности эксплуатации изготовленных деталей.

По сравнению с горячей объемной штамповкой холодная имеет ряд преимуществ: нет операции нагрева металла, нет операций, необходимых для удаления окалины и др.

Холодная объемная штамповка широко применяется для изготовления различных стандартных деталей: болтов, винтов, заклепок, роликов и др.

Детали холодной объемной штамповки получают главным обра зом из холоднотянутого металла. Холодная объемная штамповка возможна для деталей из сталей с содержанием углерода 0,08 до 0,45%.