2.3 Оборудование
Классификация металлорежущих станков
Различают станки универсальные, широкого применения, специализированные и специальные. На универсальных станках выполняют самые разнообразные виды работ, используя заготовки многих наименований. Примерами таких станков являются токарно-винторезные, горизонтально-фрезерные консольные и др. Станки широкого назначения предназначены для выполнения определенных видов работ на заготовках многих наименований (многорезцовые, токарно-отрезные и т.д.). Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (станки для обработки коленчатых валов). Специальные станки выполняют определенный вид работ на одной определенной заготовке.
Значительную долю в парке металлорежущих станков составляет токарная группа. Это объясняется тем, что токарная обработка деталей по сравнению с другими видами обработки наиболее распространена.
Станки токарной группы предназначены для обработки поверхностей заготовок, имеющих форму тел вращения. Технологический метод формообразования поверхностей точением характеризуется вращательным движением заготовки и поступательным движением инструмента-резца. Движение подачи осуществляется параллельно оси вращения заготовки, перпендикулярно оси вращения заготовки и иногда под углом к оси вращения заготовки.
Под термином «точение» понимают обработку наружных поверхностей заготовок.
Разновидностями точения являются:
растачивание- обработка внутренних поверхностей.
подрезание- обработка плоских (торцовых) поверхностей.
резка- разделение заготовки на части или отрезка готовой детали от ее заготовки- пруткового проката.
Типы токарных станков
Базовым
станком токарной группы является
центровой токарный станок, который
используется для обточки цилиндрических
деталей и нарезания резьбы. Заготовка
вращается вокруг горизонтальной оси,
а резец крепится в механизме подачи
станка.
В левой части типового центрового токарного станка расположена передняя бабка с зубчатой передачей, сообщающей вращательное движение от элекродвигателя патрону, в котором зажимается обрабатываемая деталь. На другой стороне находится подвижной узел – задняя бабка, обычно имеющая конический элемент, где во время обточки закрепляется правый конец длинной заготовки.
Резец зажимается в резцедержателе, устанавливаемом на каретке суппорта. Суппорт перемещается вдоль салазок станины станка, причем это можно делать вручную или с помощью ходового винта, чтобы обеспечить равномерную и точную подачу резца к обрабатываемой детали.
Универсальные токарно-винторезные станки широко применяют в условиях опытного, мелкосерийного производства для обработки заготовок небольших партий. Обработка поверхностей на токарно-винторезных станках осуществляется либо с продольной, либо с поперечной подачей. Формообразование поверхностей при обработке с продольной подачей осуществляется по методу следов, при обработке с поперечной подачей- в основном по методу копирования.
Наружные цилиндрические поверхности обтачивают прямыми или отогнутыми проходными резцами. Гладкие валы обтачивают при установке заготовки в центрах. Ступенчатые валы обтачивают по схемам деления припуска на части или по схемам деления длины заготовки на части.
На токарно-винторезных станках обработку отверстий выполняют сверлами, зенкерами и развертками. В этом случае обработку ведут с продольной подачей режущего инструмента.
Обработка сложных деталей требует применения большого числа режущего инструмента. Для сокращения потерь времени на смену инструмента необходимо специальное устройство. Таким устройством является револьверный суппорт токарно-револьверного станка. Предварительная наладка станков позволяет вести обработку поверхностей заготовок по упорам, ограничивающим движения суппортов, что обеспечивает автоматическое получение размеров диаметров и длин обрабатываемых поверхностей. Кроме того, на револьверных станках можно вести параллельную (одновременную) обработку нескольких поверхностей заготовок разными инструментами. Все это повышает производительность станков, которые используют при изготовлении партий одинаковых заготовок в серийном производстве.
На токарно-револьверных станках обрабатывают детали типа штуцеров, ступенчатых валиков, фланцев, колец, гаек, болтов и т.д. На станках обтачивают наружные цилиндрические поверхности, подрезают торцы, сверлят, зенкеруют, зенкуют и развертывают отверстия, растачивают внутренние цилиндрические поверхности, обтачивают фасонные поверхности, протачивают канавки, фаски, галтели, накатывают рифления, нарезают наружные и внутренние резьбы.
Многорезцовые токарные полуавтоматы предназначены для обработки наружных поверхностей заготовок типа ступенчатых валов, блоков зубчатых, шпинделей и т.д. На многорезцовом полуавтомате одновременно обрабатывается несколько поверхностей заготовки.
Особенностью обработки на многорезцовых полуавтоматах является то, что нижний суппорт имеет только продольную подачу, а верхний – только поперечную. На нижнем суппорте закрепляют все резцы, работающие с продольной подачей. На верхнем суппорте закрепляют все резцы, работающие с поперечной подачей,- подрезные, прорезные, фасонные, галтельные, для обтачивания фасок. На этих полуавтоматах обтачивают только наружные поверхности заготовок: цилиндрические, конические, фасонные, плоские торцовые, а также кольцевые канавки, галтели и фаски. Параллельно-последовательная обработка заготовок на токарных многорезцовых полуавтоматах резко сокращает основное время и повышает производительность труда.
На одношпиндельных токарно-револьверных автоматах обрабатывают заготовки небольших размеров (диаметром 8-31мм), но сложных форм. Автоматы работают по замкнутому технологическому циклу параллельной обработки нескольких поверхностей. Движения рабочих органов автомата осуществляются от кулачкового распределительного вала. Автоматизация всех движений обеспечивает высокую производительность. Автоматы используют для изготовления больших партий деталей.
Одношпиндельные токарно-револьверные автоматы имеют револьверный суппорт с револьверной головкой, работающей с продольной подачей, и от двух до четырех поперечных суппортов. Все инструменты, работающие с продольной подачей, закрепляют в гнездах револьверной головки, а все инструменты, работающие с поперечной подачей, закрепляют в зажимных устройствах поперечных суппортов. Подачей и закреплением прутка, включением, выключением и изменением скоростей вращения заготовки и перемещениями суппортов и револьверной головки управляют кулачки распределительного вала.
Многошпиндельные автоматы параллельной обработки заготовок используют в массовом производстве. На автоматах этого типа одновременно обрабатывается столько заготовок, сколько шпинделей имеет автомат. Изготовляются детали одного типоразмера, форма деталей- средней сложности. На многошпиндельных автоматах последовательной обработки одновременно обрабатывается несколько заготовок, по числу шпинделей. В каждой из позиций заготовки находятся на разных стадиях обработки. Автоматы имеют высокую производительность, их используют в массовом производстве для изготовления сложных по конструкции деталей.
Токарно-винторезный станок
Станок имеет наклонную станину 1 с направляющими 6, по которым перемещается суппорт 7 параллельно оси обрабатываемой заготовки. По направляющим суппорта перемещаются салазки 9, обеспечивающие режущему инструменту поперечную подачу. На салазках смонтирована инструментальная головка 8, в пазах которой закрепляют резцы. Головка автоматически поворачивается относительно горизонтальной оси, что обеспечивает смену резцов.
В передней бабке 3 смонтирована коробка скоростей для изменения частоты вращения шпинделя, коробка подач для изменения продольной и поперечной подач и главный электродвигатель 2. В задней бабке 10 устанавливают задний центр, который служит для поджатия правого конца обрабатываемой заготовки. Пиноль задней бабки имеет гидравлический привод, что обеспечивает постоянство силы поджима заготовки. В шкаф 5 вмонтирована электрическая распределительная аппаратура, управление которой осуществляется с пульта 4. Станок поставляют заказчику со шкафом, в который вмонтированы блоки системы ЧПУ циклом работы станка. Система ЧПУ обеспечивает изменение частоты вращения заготовки, изменение подачи продольной и поперечной, периодический поворот инструментальной головки. Все команды исполнительным механизмам оператор вводит посредством кнопок панели управления. Система ЧПУ обеспечивает работу станка в полуавтоматическом режиме.
Устройство и классификация токарно-винторезного станка 16к20
Рисунок 2.1 Общий вид и размещение органов управления токарно-винторезного станка 16К20
Рукоятки управления:
2 - сблокированная управление,
3,5,6 - установки подачи или шага нарезаемой резьбы,
7, 12 - управления частотой вращения шпинделя,
10 - установки нормального и увеличенного шага резьбы и для нарезания многозаходных резьб,
11 - изменения направления нарезания резьбы (лево- или правозаходной),
17 - перемещения верхних салазок,
18 - фиксации пиноли,
20 - фиксации задней бабки,
21 - штурвал перемещения пиноли,
23 - включения ускоренных перемещений суппорта,
24 - включения и выключения гайки ходового винта,
25 - управления изменением направления вращения шпинделя и его остановкой,
26 - включения и выключения подачи,
28 - поперечного перемещения салазок,
29 - включения продольной автоматической подачи,
27 - кнопка включения и выключения главного электродвигателя,
31 - продольного перемещения салазок;
Узлы станка:
1 - станина,
4 - коробка подач,
8 - кожух ременной передачи главного привода,
9 - передняя бабка с главным приводом,
13 - электрошкаф,
14 - экран,
15 - защитный щиток,
16 - верхние салазки,
19 - задняя бабка,
22 - суппорт продольного перемещения,
30 - фартук,
32 - ходовой винт,
33 - направляющие станины.
Суппорт токарно-винторезного станка 16К20
Рисунок 2.2 Суппорт токарного станка 16к20.
Суппорт предназначен для перемещения во время обработки режущего инструмента, закрепленного в резцедержателе. Он состоит из нижних салазок 1, которые перемещаются по направляющим станины с помощью рукоятки 15 и обеспечивают перемещение резца вдоль заготовки. На нижних салазках по направляющим 12 перемещаются поперечные салазки 3, которые обеспечивают перемещение резца перпендикулярно оси вращения заготовки. На поперечных салазках 3 расположена поворотная плита 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим 5 поворотной плиты 4 перемещаются (с помощью рукоятки 13) верхние салазки 11, которые вместе с плитой 4 могут поворачиваться в горизонтальной плоскости относительно поперечных салазок и обеспечивать перемещение резца под углом к оси вращения заготовки. Резцедержатель 6 с болтами 8 крепится к верхним салазкам с помощью рукоятки 9, которая перемещается по винту 7. Привод перемещения суппорта производится от ходового винта 2, от ходового вала, расположенного под ходовым винтом, или вручную. Включение автоматических подач производится рукояткой 14.
Технические характеристики токарно-винторезного станка 16К20
Наименование |
Значение |
Наибольшая длина обрабатываемого изделия, мм |
1000 |
Высота оси центров над плоскими направляющими станины, мм: |
215 |
Пределы оборотов, об/мин |
12,5-1600 |
Продольных |
0,05-2,8 |
Поперечных |
0,002-0,11 |
Мощность электродвигателя главного привода, кВт |
11 |
Наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной, мм |
400 |
Наибольший диаметр обработки над поперечными салазками суппорта, мм |
220 |
Наибольший диаметр прутка, проходящего через отверстие в шпинделе, мм |
50 |
Длина |
2795 |
Ширина |
1190 |
Высота |
1500 |
Масса станка, кг |
3005 |
Фрезерный станок
Фрезерные станки — группа металлорежущих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся инструментом). Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ (CNC).
Металлорежущий инструмент фрезерной группы станков. Концевые фрезы.
Во фрезерных станках главным движением является вращение фрезы, а движение подачи — относительное перемещение заготовки и фрезы.
Фрезерование плоскостей
Фрезерование цилиндрическими фрезами. Цилиндрические фрезы применяют для обработки плоскостей. Цилиндрические фрезы изготавливают цельными из быстрорежущей стали с мелкими и крупными зубьями. По направлению вращения фрезы делят на право- и леворежущие.
Выбор типа и размера фрезы зависит от конкретных условий обработки.
Фрезы с крупным зубом применяют для черновой и получистовой обработки плоскостей, фрезы с мелким зубом – для получистовой и чистовой обработки.
Если требуется обработать плоскую поверхность, расположенную под углом к горизонтальной плоскости, то заготовку устанавливают на универсальной поворотной плите. Поворотные плиты позволяют обрабатывать плоскости с любым углом наклона в пределах от 0 до 90°.
Фрезерование торцевыми фрезами. Торцевые фрезы предназначены для обработки плоскостей на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках, в отличие от цилиндрических имеют зубья, распложенные на цилиндрической поверхности и на торце.
Для черновой обработки выбирают торцовые насадные фрезы со вставленными ножами. При чистовой обработке следует применять торцовые насадные фрезы с мелкими зубьями. При чистовом фрезеровании стали и чугуна твердосплавными фрезами для получения поверхности с меньшей шероховатостью подачу на зуб уменьшают, а скорость резания соответственно повышают.
Наклонные плоскости и скосы можно фрезеровать торцовыми фрезами с помощью накладной вертикальной головки, которая является специальной принадлежностью горизонтальной плоскостях.
Фрезерование пазов
Паз – выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями.
Фрезерование пазов дисковыми фрезами. Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Их применяют для обработки более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий параметр шероховатости боковых стенок паза.
Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирают тип фрезы, материал режущей части, и число зубьев. Для фрезерования легкообрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным и крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, когда биение торцовых зубьев равно нулю.
Установка на глубину резания может осуществляться по разметке.Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными рабочими ходами. При этом следят затем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.
Фрезерование пазов также может осуществляться концевыми фрезами.
Вспомогательные движения необходимы в станке для подготовки процесса резания. К вспомогательным движениям относятся движения, связанные с настройкой и наладкой станка, его управлением, закреплением и освобождением детали и инструмента, подводом инструмента к обрабатываемым поверхностям и его отводом; движения приборов для автоматического контроля размеров и т. д. Вспомогательные движения можно выполнять на станках как автоматически, так и вручную. На станках-автоматах все вспомогательные движения в определенной последовательности выполняются автоматически.
Виды фрезерных станков
универсальные — с поворотным столом,
горизонтально-фрезерные консольные станки (с горизонтальным шпинделем и консолью),
широкоуниверсальные — с дополнительными фрезерными головками,
широкоуниверсальные инструментальные станки — с вертикальной рабочей плоскостью основного стола и поперечным движением шпиндельных узлов,
вертикально-фрезерные станки (с вертикальным шпинделем); в том числе консольные,
бесконсольные (называемые также с крестовым столом),
с передвижным порталом,
копировально-фрезерные станки,
фрезерные станки непрерывного действия, в том числе карусельно-фрезерные,
барабанно-фрезерные.
Универсально-фрезерный станок
Имеет горизонтально расположенный шпиндель и предназначен для обработки фрезерованием разнообразных поверхностей на небольших и не тяжелых деталях в условиях единичного и серийного производства. Обработку ведут цилиндрическими, дисковыми, угловыми, концевыми, фасонными, торцовыми фрезами. На этом станке можно обрабатывать вертикальные и горизонтальные фасонные и винтовые поверхности, пазы и углы. Фрезерование деталей, требующих периодического деления или винтового движения, выполняют с использованием специальных делительных приспособлений.
На станине смонтированы все основные узлы станка. Внутри станины размещены шпиндельный узел и коробка скоростей. Для поддержания оправки с фрезой служит хобот с серьгами (подвесками). По вертикальным направляющим станины перемещается консоль, несущая коробку подач. По направляющим консоли в поперечном направлении движутся салазки с поворотным устройством, которое несет продольный стол и позволяет поворачивать стол вокруг вертикальной оси на 45° в обе стороны, благодаря чему стол может перемещаться в горизонтальной плоскости под разными углами к оси шпинделя. Крутящий момент от двигателя посредством коробки передач передаётся на шпиндель - полый вал в верхней части станины. В передний торец шпинделя вставляется оправка и закрепляется штревелем - стержнем, закреплённым в шпинделе. Оправка обычно стержень имеющий коническое посадочное место-конус Морзе, воспринимающий вращение от шпинделя; на оправку одеваются фреза и фиксирующие её кольца, зажимаются гайкой. Жёсткость оправки поддерживается подвеской.