Оборудование промышленного производства

Оборудование машиностроительных производств

Направление подготовки: 150700 «Машиностроение»

151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Профиль: 150700 «Машины и технология обработки металлов давлением»

150700 «Оборудование и технология сварочного производства»

151000 «Машины и аппараты пищевых производств»

151900 «Технология машиностроения»

Направление подготовки: 221400 Управление качеством

 

Форма обучения заочная

 

О.С. Кашмин,

доцент, к.т.н.

 

г. Тула 2013 г.

Л Е К Ц И Я 1

1.1. Этапы развития и перспективы отечественного и зарубежного станкостроения.

1.2. Классификация металлорежущих станков:

1.2.1. Принцип классификации станков;

1.2.2. Нумерация станков;

1.2.3. Классификация станков по степени универсальности;

1.2.4. Классификация станков по степени точности.

1.3. Движения в станках:

1.3.1. Понятие о производящих (образующей и направляющей) линиях;

1.3.2. Рабочие движения (главное и движение подачи);

1.3.3. Скорость резания при точении, сверлении, строгании и т.п.;

1.3.4. Разновидности движений подач;

1.3.5. Вспомогательные движения.

1.4. Приводы металлорежущих станков

 

1.1. Этапы развития и перспективы отечественного и зарубежного станкостроения

Русское станкостроение возникло еще в XVIII веке. В 1712 году впервые в мире токарем Петра I Андреем Нартовым был создан токарный станок с самоходным суппортом. А.К. Нартов, также, построил ряд токарных станков, в том числе копировально-токарные, а также станки для нарезания винтов, для обтачивания цапф орудий, для отрезки прибылей. М. Ю. Ломоносов в тоже время сконструировал сферотокарный станок для обработки металлических сферических зеркал.

Русские самоучки Лев Собакин, Алексей Сурнин и многие другие также обогатили технику того времени станками новых типов.

 

1.2. Классификация металлорежущих станков

В зависимости от характера выполняемых работ станки делят на 9 групп.

1 - токарные;

2 – сверлильные и расточные;

3 – шлифовальные и заточные;

4 - комбинированные;

5 – зубообрабатывающие;

6 – фрезерные;

7 – строгальные, долбёжные, протяжные;

8 – разрезные;

9 – разные.

Каждая группа в свою очередь разбивается на типы (не более 10 типов в группе). Шифр (индекс) станка состоит из трех-четырех цифр. Первая цифра указывает группу, вторая-тип, третья и четвертая характеризуют один из важнейших размеров станка или обрабатываемой детали. При модернизации в индекс станка вводят букву между первой и второй цифрами. Буквы в конце индекса указывают модификацию станка, т.е. оснащенность дополнительными устройствами.

По степени универсальности различают станки универсальные, специализированные и специальные. По степени точности различают станки пяти классов: нормальной Н, повышенной П, высокой В, особо высокой А и особо точной С (мастер - станки).

 

1.3. Движения в станках

Поверхности обрабатываемых деталей можно рассматривать как непрерывное множество последовательных геометрических положений (следов) движущейся производящей линии, называемой образующей, по другой производящей линии, называемой направляющей.

Большинство поверхностей деталей машин может быть образовано при использовании в качестве производящих линий п р я м о й л и н и и, о к р у ж н о с т и, э в о л ь в е н т ы, в и н т о в о й и ряда других линий.

Д в и ж е н и я, необходимые для образования производящих линий называют р а б о ч и м и (формообразующими). Движения инструмента и заготовки в процессе резания принято делить на главное движение и движение подачи.

Г л а в н ы м или движением р е з а н и я называют движение, которое обеспечивает отделение стружки от заготовки. Движением п о д а ч и называют такое движение которое позволяет подвести под режущую кромку инструмента новые участки заготовки и, тем самым, обеспечить снятие стружки со всей обрабатываемой поверхности.

Скорость главного движения называют скоростью р е з а н и я. Скорость резания всегда значительно больше скорости подачи.

Кроме рабочих движений, для обработки деталей на станках необходимы вспомогательные движения, которые в процессе резания не участвуют. К числу в с п о м о г а т е л ь н ы х д в и ж е н и й относятся движения, связанные с установкой и закреплением заготовки, подводом и отводом инструмента, включением и выключением привода. К ним относятся также движения, осуществляющие автоматическую смену инструмента, его правку, транспортирование заготовок, активный контроль размеров, реверсирование и др.

 

 

1.4. Приводы металлорежущих станков

П р и в о д о м называется совокупность устройств для передачи движения от его источника до того или иного рабочего органа станка.

В зависимости от назначения передаваемого движения различают приводы г л а в н о г о движения, п о д а ч и, в с п о м о г а т е л ь н ы х движений и др.

По виду регулирования скорости передаваемого движения различают приводы ступенчатого и бесступенчатого регулирования.

 

 

Л Е К Ц И Я 2

 

2. Токарные станки.

2.1. Общие положения.

2.2.Назначение, компоновка и кинематика токарно-винторезного станка модели 1K62.

2.2.1 Назначение станка модели 1К62.

2.2.2. Компоновка и принцип работы станка модели 1К62.

2.3. Разновидности станков токарной группы.

2.3.I. Лобовые токарные станки.

2.3.2. Карусельные станки.

2.3.3. Токарно-револьверные станки.

 

2. Токарные станки

2.I. Общие положения

Токарные станки делятся на универсальные и специализированные. Универсальные станки предназначены для выполнения разнообразных токарных операций: обработка наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей; нарезания наружных и внутренних резьб; отрезки, сверления, зенкерования и развертывания отверстий.

Универсальные станки подразделяются на токарно-винторезные и токарные. Токарные станки предназначены для выполнения всех токарных операций за исключением нарезания резьбы резцами.

 

2.2.Назначение, компоновка и кинематика токарно-винторезного станка модели 1K62

2.2.1. Назначение станка модели 1К62

Назначение станка - наружное и внутреннее точение, нарезание правой и левой метрической, дюймовой, модульной и питчевой резьб, одно- и многозаходных резьб с нормальным и увеличенным шагом, торцевой резьбы и т.д. Станок применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

 

2.2.2. Компоновка и принцип работы станка модели 1K62

На двух тумбах закреплена станина. Слева на станине неподвижно установлена передняя бабка. На горизонтальных направляющих станины справа располагается задняя бабка. Между бабками на направляющих станины смонтирован суппорт. Суппорт станка состоит из каретки, поперечных салазок, поворотной части, верхних салазок, четырехпозиционного резцедержателя и фартука. Каретка имеет снизу продольные направляющие, которыми она сидит на направляющих станины. Сверху каретка имеет поперечные направляющие, по которым перемещаются салазки. Фартук прикреплен к каретке спереди и содержит механизмы движения и управления суппортом.

Заготовка закрепляется либо в патроне шпинделя станка, либо в центрах, установленных в конических отверстиях шпинделя и пиноли задней бабки. В патроне закрепляются относительно короткие и жесткие заготовки, а длинные валы обрабатываются в центрах или в патроне с поддержкой центром задней бабки.

Резцы и накатки устанавливаются в резцедержателе суппорта.

Сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки устанавливаются в пиноли задней бабки посредством патронов, втулок, державок и т.п.

Для выполнения указанных выше видов работ в станке имеются следующие движения:

1/ вращение шпинделя с заготовкой - главное движение;

2/движение суппорта по станине с рабочей скоростью - продольная подача;

3/ движение поперечных салазок по каретке - поперечная подача.

В отличие от токарных станков, токарно-винторезный станок модели 1K62 имеет ходовой винт, что позволяет нарезать на нем стандартные и нестандартные резьбы.

 

 

2.3. Разновидности станков токарной группы

2.3.I. Лобовые токарные станки

Лобовые или лоботокарные станки - специализированные токарные станки, используются в индивидуальном производстве для обработки заготовок большого диаметра при небольшой длине. Станки имеют диаметр планшайбы до 4 метров. На них производится обтачивание наружных цилиндрических и конических поверхностей, проточка каналов, обработка торцов, растачивание внутренних поверхностей и другие токарные работы.

Лобовые станки встречаются 2-х типов:

I/ с суппортами, установленными на одной станине с планшайбой,

2/ с обособленными суппортами при непрерывной подаче - движение обеспечивается от отдельного электродвигателя, при прерывистой - через систему рычагов, храповую передачу и ходовые винты.

Станки состоят из следующих основных узлов: передней бабки с коробкой скоростей и электродвигателем, планшайбы, суппорта. Станок с общей станиной имеет коробку подач, передающую движение на ходовой вал.

Станки с обособленным суппортом предназначены для обработки особо крупных деталей, превышают диаметр планшайбы. Для этого в фундаменте под планшайбой делают выемку. Подвод подачи суппорта такого станка осуществляется или от отдельного двигателя или храповым устройством от шпинделя станка.

 

2.3.2. Карусельные станки

Карусельные станки применяются для обработки тяжелых деталей большого диаметра и сравнительно небольшой высоты. На них можно выполнять почти все токарные операции.

Горизонтальное расположение плоскости круглого стола /план-шайбы/, на котором крепится заготовка, значительно облегчает ее установку и выверку. Кроме того, шпиндель разгружен от изгибающих сил, что позволяет получить более высокую точность обработки деталей.

Карусельные станки изготовляют двух типов: одностоечные и двухстоечные. Станки с планшайбой диаметром до 1500 мм обычно одностоечные, а станки с планшайбами большего диаметра - двухстоечные.

Режущий инструмент крепится в резцедержателях бокового суппорта и в револьверных головках вертикальных суппортов. Заготовки крепятся на планшайбе основания.

 

2.3.3. Токарно-револьверные станки

Токарно-револьверные станки применяются в серийном производстве для обработки деталей из прутков или из штучных заготовок. На этих станках можно выполнять все основные токарные операции.

Револьверные станки отличаются от токарно-винторезных тем, что не имеют задней бабки и ходового винта, а имеют револьверную головку, в гнездах которой может быть установлен разнообразный инструмент.

В револьверных станках главным движением является вращение шпинделя, несущего заготовку; движением подачи - продольное и поперечное перемещение суппортов, несущих режущий инструмент.

Вспомогательными движениями в револьверных станках являются: повороты /индексирование/ револьверной головки для последовательного ввода в работу различного инструмента; подача и зажим прутка; быстрый подвод и отвод револьверного и поперечного суппортов и др.

Токарно-револьверные станки с горизонтальной осью револьверной головки по принципу работы не отличаются от станков с вертикальной осью револьверной головки. Различие состоит в том, что на первых станках нет поперечного суппорта.

 

 

Л Е К Ц И Я 3

 

3. Сверлильные станки.

3.1. Основные понятия о кинематике станков.

3.2. Назначение, компоновка и кинематика вертикально-сверлильного станка модели 2H125.

3.2.1. Назначение станка модели 2H125.

3.2.2. Компоновка станка модели 2H125.

3.2.3. Кинематика станка.

3.3. Разновидности станков сверлильной группы.

3. 3.1. Радиально-сверлильные станки.

3. 3.2. Горизонтально-расточные станки.

3. 3.3. Координатно-расточные станки.

3.3.4. Станки для глубокого сверления.

3.3.5. Отделочно-расточные (алмазно-расточные) станки

 

3. Сверлильные станки

Сверлильные станки применяются для получения цилиндрических, конических (иногда многогранных) сквозных и глухих отверстий, а также обработки их торцев. На сверлильных станках можно выполнять следующие основные работы:

- Сверление и рассверливание отверстий в отливках и штамповках,

- зенкерование отверстий,

- развертывание отверстий,

- нарезание резьбы метчиками;

- зенкование (цекование) после сверления отверстий для подрезки торца бобышки детали, а также получения ступенчатых поверхностей отверстия или снятия фасок;

- растачивание отверстий резцами.

Сверлильные станки разделяются на:

а/ одношпиндельные вертикально-сверлильные;

б/ радиально-сверлильные;

в/ многошпиндельные сверлильные станки;

г/ горизонтально-сверлильные станки для глубокого сверления;

д/ центровальные;

е/ сверлильные силовые головки и агрегатные станки на их же базе;

ж/ настольно-сверлильные;

з/ специализированные сверлильные станки.

Режущий инструмент закрепляется обыкновенными сверлильными патронами разнообразных конструкций, а также быстросменными патронами для смены сверл на ходу станка. В заранее просверленном отверстии используются самоустанавливающиеся патроны с инструментом и самовыключающиеся патроны для нарезания резьбы.

Основными размерами сверлильных станков являются: наибольший условный диаметр сверления, размер конуса шпинделя, вылет шпинделя, наибольший ход шпинделя, наибольшее расстояние от торца шпинделя до стола и до фундаментальной плиты и др.

 

3.2. Назначение, компоновка и кинематика вертикально-сверлильного станка модели 2Н125

3. 2. I. Назначение станка модели 2HI25

Станок используется в индивидуальном и серийном производствах для сверления отверстий диаметром до 25 мм (в сталях средней твердости), рассверливания, зенкерования, развертывания, цекования и нарезания резьб метчиком.

 

3.2.2. Компоновка и принцип работы станка модели 2Н125

Станок состоит из следующих основных узлов: колонны, сверлильной головки со шпинделем, стола. Колонна монтируется на основании /фундаментной плите/.

Нижний конец шпинделя имеет коническое отверстие. В него вводится хвостовик инструмента и удерживается там силой трения. Выталкивание инструмента производится с помощью клина. В случае необходимости закрепления инструментов с хвостовиками меньшими размера гнезда, применяют переходные втулки. Для закрепления сверл с цилиндрическими хвостовиками применяют различного рода патроны.

Заготовка закрепляется на столе неподвижно. В станке предусмотрены следующие движения:

1/ вращение шпинделя с инструментом - главное движение;

2/ осевое перемещение шпинделя с инструментом - движение

подачи;

3/ перемещение стола и сверлильной головки по вертикальным

направляющим колонны - вспомогательные перемещения.

 

 

3.3. Разновидности станков сверлильной группы

3.3.1. Радиально-сверлильные станки

При обработке большого количества отверстий в деталях применяют радиально-сверлильные станки. При работе на них деталь остается неподвижной, а шпиндель со сверлом перемещается относительно детали и устанавливается в требуемое положение.

Станки имеют примерно следующую компоновку. На фундаментной плите установлена тумба с неподвижной колонной на которую надета гильза, поворачивающаяся вокруг колонны на 360. На гильзе смонтирована траверса. Траверса в свою очередь, имеет горизонтальные направляющие, в которых может перемещаться сверлильная головка. Внутри головки размещены коробки скоростей, коробки подач и узел шпинделя. На передней крышке расположены органы управления.

Движения в станке. Главным движением является вращение шпинделя, а движением подачи - осевое перемещение шпинделя вместе с пинолью.

К вспомогательным движениям относятся: поворот траверсы с гильзой и последующее закрепление ее, вертикальное перемещение по гильзе и закрепление траверсы на нужной высоте, перемещение и закрепление шпиндельной головки. на траверсе, переключение, скоростей и подач шпинделя и т.д.

 

3.3.2. Горизонтально-расточные станки

Предназначены для обработки средних и крупных заготовок в условиях индивидуального и серийного производства.

На горизонтально-расточных станках производится обработка /растачивание, сверление, зенкерование, развертывание/ точных и взаимосвязанных отверстий /соосных, параллельных, перпендикулярных/ в корпусных деталях. Производится также точение наружных поверхностей вращения и торцевых поверхностей, нарезание внутренней и наружной резьбы, цилиндрическое и торцевое фрезерование.

Основным размером этих станков является диаметр D выдвижного расточного шпинделя, несущего инструмент.

Движения:

главное - вращение шпинделя или планшайбы;

подачи - осевое перемещение шпинделя,

радиальное перемещение суппорта,

вертикальное перемещение бабки,

продольное перемещение стола,

поперечное перемещение стола;

вспомогательные - верхняя часть стола может быть повернута на любой угол; стол бабки, суппорт и шпиндель могут получать быстрые перемещения.

 

3.3.3. Координатно-расточные станки

На координатно-расточных станках можно размечать и центровать, сверлить, развертывать и окончательно растачивать отверстия, обрабатывать фасонные контуры, фрезеровать торцы бобышек и др.

Координатно-расточные станки бывают одностоечные и двухстоечные. Одностоечные станки обычно снабжены крестовым столом, который может перемещаться в двух взаимно-перпендикулярных направлениях /продольном и поперечном/. У двухстоечных координатно-расточных станков стол может перемещаться только в продольном направлении, а поперечное перемещение по траверсе получает головка со шпинделем.

Движения в станке.

Шпиндель совершает главное - вращательное - движение и движение подачи в осевом направлении.

Стол станка совершает вспомогательные перемещения в продольном и поперечном направлении.

 

3.3.4.Станки для сверления глубоких отверстий

Отверстия длиной более 10 диаметров называют глубокими. При сверлении таких отверстий возникают следующие затруднения:

а) увод оси отверстия;

б) плохой подвод охлаждающей жидкости;

в) плохой отвод стружки.

Станки бывают вертикальными и горизонтальными. Главное движение на станках - вращение изделия. Изделие закрепляется в патроне шпинделя бабки изделия и поддерживается люнетами.

Осевая подача сообщается сверлу, установленному на стебле (шпинделе) стеблевой бабки. Стебель поддерживается люнетом. Через стебель сверла (или в отверстие изделия) подается под давлением смазочно-охлаждающая жидкость, которая вымывает стружку из зоны резания. Отработанная жидкость со стружкой выходит через зазор между стенкой отверстия и сверлом (или через стебель сверла).

 

3.3.5.Отделочно-расточные (алмазно-расточные) станки

По расположению оси шпинделя отделочно-расточные станки подразделяются на горизонтальные и вертикальные; по числу шпинделей - на одношпиндельные и многошпиндельные. Число шпинделей - обычно до 8. Наиболее распространено горизонтальное исполнение станков. Горизонтально-расточные станки в большинстве случаев строятся многошпиндельными, одно- или двухсторонними. Компоновочная схема горизонтального двухстороннего станка, где выделены:

А - станина; Б, В - шпиндельные (расточные) головки; Г - приводы шпинделей; Д - мостики; Е - стол.

Типовые циклы работы двухсторонних станков следующие:

а) в приспособлении на столе устанавливается два изделия. Во время обработки одного производится закрепление другого. В этом случае стол после пуска сначала быстро перемещается влево, подводя изделие к инструменту, затем переключается на медленную подачу для расточки и по окончании рабочего хода останавливается. Для аналогичного движения стола вправо требуется снова пуск вручную;

б) на столе устанавливается одно изделие, которое обрабатывается расточными инструментами с двух сторон поочередно (например, предварительная расточка - с одной стороны и окончательная - с другой). Загрузка изделия осуществляется в среднем положении стола.

После загрузки включается быстрый подвод стола с деталью к левому шпинделю (черновому), затем рабочая подача для обработки, по окончании которой происходит автоматическое переключение станка на аналогичное движение вправо для чистовой обработки. По окончании обработки справа стол снова быстро движется влево и останавливается в среднем положении, в котором готовое изделие снимается и производится загрузка следующей заготовки.

В конце обработки перед выводом инструмента шпиндель может затормаживается во избежание образования винтовых рисок на обработанной поверхности.

 

Л Е К Ц И Я 4

 

4. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ

4.1. Круглошлифовальные станки

4.2. Внутришлифовальные станки

4.3. Бесцентровошлифовальные станки

4.4. Плоскошлифовальные станки

4.5. Правка шлифовальных кругов

 

4. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ

Такие станки имеют вращающийся абразивный инструмент и выпускаются:

- для окончательной чистовой обработки деталей;

- для обдирки заготовок;

- для отрезки заготовок;

- для заточки инструмента.

Шлифовальные станки общего назначения в зависимости от формы шлифуемой поверхности и вида шлифования делятся на:

- круглошлифовальные;

- внутришлифовальные;

- плоскошлифовальные;

- бесцентровошлифовальные.

К специализированным относят станки для шлифования резьбы, зубьев шестерен, шлицев, сфер, деталей подшипников качения и др.

 

4.1. Круглошлифовальные станки

На выпускаемых станках возможно шлифование цилиндрических и конических наружных поверхностей с наибольшими диаметрами до 100-1600 мм и длинами до 150-12500 мм.

Круглошлифовальный станок имеет следующие основные узлы:

1 - станина, 2 - стол, 3 - рабочий стол, 4 - передняя бабка (бабка изделия), - шлифовальная бабка со шлифовальным кругом (6), 7 -задняя бабка.

Для обеспечения шлифования пологих конусов рабочий стол может быть вокруг вертикальной оси на небольшой угол (до 6°).

На станках, работающих по методу сквозного шлифования ("напроход"), совершаются следующие формообразующие движения:

- главное - вращение шлифовального круга;

- подачи: круговая (окружная) - вращение детали, продольная - перемещение детали вдоль ее оси, поперечная - перемещение круга перпендикулярно оси детали.

Поперечная подача является прерывистой, другие - непрерывными.

На станках, работающих по методу врезания, поперечная подача является непрерывной, а продольная отсутствует.

 

4.2. Внутришлифовальные станки

На выпускаемых станках возможно шлифование цилиндрических и конических отверстий с наибольшими диаметрами до 6-800 мм и длинами до 50-500 мм.

Внутришлифовальный станок имеет следующие основные узлы:

1 - станина, 2 - бабка изделия, 3 - шлифовальная бабка со шлифовальным кругом 4, 5 - привод поперечного перемещения шлифовальной бабки, 6 - стол.

Бабка изделия может быть повернута вокруг вертикальной оси с целью наладки станка на шлифование конических отверстий.

На станках совершаются следующие формообразующие движения:

- главное - вращение шлифовального круга;

- подачи - круговая (окружная) - вращение детали, продольная - перемещение круга вдоль его оси, поперечная - перемещение круга перпендикулярно оси детали.

 

4.3. Бесцентровошлифовальные станки

Обработка наружных тел вращения и отверстий может производиться на бесцентровошлифовальных станках, конструкции которых исключают влияние погрешностей привода изделия на точность обработки.

Универсальные бесцентровые круглошлифовальные станки имеют следующие основные узлы:

1 - станина,2 - бабка шлифовальная со шлифующим кругом 3, 5 - бабка ведущего круга 4, 6 - опорный нож, 7 и 8 - устройства для правки кругов.

Бесцентровошлифовальные станки с базированием детали на жестких опорах (башмаках) выпускаются, главным образом, для подшипниковой промышленности. На них обрабатываются наружные и внутренние поверхности вращения.

 

4.4. Плоскошлифовальные станки

Компоновки и конструкции станков зависят от принятых для них схем резания. В этой связи различают следующие типы плоско-шлифовальных станков:

а) с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем;

б) с прямоугольным столом и вертикальным шпинделем;

в, в') с круглым подвижным столом и горизонтальным шпинделем;

г) с круглым выдвижным столом и вертикальным шпинделем;

д) с круглым столом с неподвижной осью вращения и двумя вертикальными шпинделями.

Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем имеет следующие основные узлы: 1 - станина, 2 - стол, 3 - стойка, 4 - шлифовальная бабка со шлифовальным кругом 5.

Формообразующие движения на станке следующие:

- главное - вращение шлифовального круга;

- подачи - продольная - перемещение стола с деталью, поперечная и вертикальная - перемещение шлифовального круга.

 

4.5. Правка шлифовальных кругов

Круг в процессе работы изнашивается, "засаливается", зерна его затупляются. "Засаливание" заключается в налипании частиц металла на абразивные зерна и забивании пор металлической стружкой и отходами шлифования. Восстановление работоспособности и правильной геометрической формы круга осуществляется его правкой, состоящей в съеме с поверхности круга слоя толщиной 0,05-0,2 мм.

Для правки применяют стальные и твёрдосплавные ролики, абразивные круги, алмазы и алмазные карандаши, профилирующие ролики.

Широко распространена правка абразивными кругами; при этом возможно использование как способа обкатки, так и способа шлифования.

Правка алмазом является наиболее совершенным способом правки. При такой правке часть зерен из связки удаляется, а часть дробится - происходит практически срезание слоя круга.

 

ЛЕКЦИЯ 5

 

5. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ

5.1. Классификация станков

5.2. Способы работы станков

5.3. Зубофрезерные станки