Технологическое оборудование. Металлорежущие станки
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Технология машиностроения
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Сибикин Михаил Юрьевич
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 512
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее профессиональное образование
ISBN: 978-5-16-015845-7
ISBN-онлайн: 978-5-16-111316-5
DOI:
10.12737/1061257
Артикул: 057600.09.01
В учебнике рассмотрено и описано технологическое оборудование станкостроения: металлообрабатывающие станки; типовые механизмы и приспособления для станков; назначение, устройство, кинематика, наладка станков различных групп и типов; многоцелевые и агрегатные станки; прецизионное оборудование; автоматические линии; гибкий производственный модуль; гибкая производственная система; испытание станков; показатели технического уровня и надежности технологического оборудования; диагностирование станочных систем.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего поколения.
Для учащихся учреждений среднего профессионального образования. Может быть полезен при профессиональном обучении техников и мастеров.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- Профессиональная подготовка по профессиям рабочих и по должностям служащих
- 15.01.38: Оператор-наладчик металлообрабатывающих станков
- Среднее профессиональное образование
- 12.02.04: Электромеханические приборные устройства
- 15.02.01: Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)
- 15.02.03: Монтаж, техническое обслуживание и ремонт гидравлического и пневматического оборудования (по отраслям)
- 15.02.04: Специальные машины и устройства
- 15.02.09: Аддитивные технологии
- 15.02.16: Технология машиностроения
- 15.02.17: Монтаж, техническое обслуживание, эксплуатация и ремонт промышленного оборудования (по отраслям)
- 18.02.13: Технология производства изделий из полимерных композитов
- 23.02.03: Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
-¬¡ ©¡¡«¬ª°¡--¤ª©§¸©ª¡ª¬£ª©¤¡ -ÁÌÄÛÊÍÉʾ¼É¼¾¿ÊÀÏ М.Ю. СИБИКИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТ УЧЕБНИК 3-е издание, исправленное и дополненное Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по группе специальностей «Машиностроение» Москва ИНФРА-М 2023
УДК 621.914(075.32) ББК 34.63-5я723 С34 Р е ц е н з е н т ы: Черненко А.Н., доктор технических наук, профессор; Воронкин Ю.Н., преподаватель государственного образовательного учреждения «Мытищинский машиностроительный техникум — предприятие» Сибикин М.Ю. С34 Технологическое оборудование. Металлорежущие станки и инструмент : учебник / М.Ю. Сибикин. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 512 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/1061257. ISBN 978-5-16-015845-7 (print) ISBN 978-5-16-111316-5 (online) В учебнике рассмотрено и описано технологическое оборудование станкостроения: металлообрабатывающие станки; типовые механизмы и приспособления для станков; назначение, устройство, кинематика, наладка станков различных групп и типов; многоцелевые и агрегатные станки; прецизионное оборудование; автоматические линии; гибкий производственный модуль; гибкая производственная система; испытание станков; показатели технического уровня и надежности технологического оборудования; диагностирование станочных систем. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов среднего профессионального образования последнего поколения. Для учащихся учреждений среднего профессионального образования. Может быть полезен при профессиональном обучении техников и мастеров. УДК 621.914(075.32) ББК 34.63-5я723 ISBN 978-5-16-015845-7 (print) ISBN 978-5-16-111316-5 (online) © Сибикин М.Ю., 2005, 2010 © Сибикин М.Ю., 2022, с изменениями
Предисловие В программе учебной дисциплины «Технологическое оборудование. Металлорежущие станки» изложены государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по техническим специальностям среднего профессионального образования, единые для всех форм обучения. Программа предусматривает изучение студентами технологических возможностей, устройства, наладки и эксплуатации металлообрабатывающих станков различных типов, технологического оборудования автоматических линий (АЛ) и гибких производственных систем (ГПС). Особое внимание студенты должны уделить станкам с программным управлением, роботизированным технологическим комплексам (РТК), гибким производственным модулям (ГПМ), входящим в состав гибких производственных линий. В результате освоения дисциплины студент должен о роли и месте дисциплины в профессиональной образовательной программе по специальности «Технология машиностроения» и в сфере профессиональной деятельности техника; иметь представление: о роли и месте дисциплины в профессиональной образовательной программе по специальности 1201 «Технология машиностроения» и в сфере профессиональной деятельности техника; о структуре гибких технологических комплексов, интегрированных автоматизированных производств; о тенденции развития технологических машин; знать: назначение, область применения, устройство, технологические возможности, принцип работы типового механообрабатывающего оборудования; знать и уметь использовать: приемы наладки и особенности эксплуатации механообрабатывающего оборудования разных групп и типов; кинематические схемы и типовые методы расчета настройки технологических машин. 3
При переработке и дополнении учебника учтена информация, полученная на выставке Экспоцентра «Металлообработка — технофорум — 2009», а также из учебных пособий и справочников по металлообработке, изданных различными университетами Российской Федерации ([31]—[35]) в период 2005—2009 гг. Широкое внедрение в производство высокоавтоматизированного оборудования выдвигает на первый план задачу подготовки квалифицированного персонала, способного обслуживать данную технику. Материал, изложенный в книге, полностью соответствует требованиям программы и содержит все необходимые сведения техникам — технологам машиностроения для творческого решения сложных производственных задач. 4
Введение Один из коренных вопросов, решение которого обеспечит выход машиностроения на более высокую качественную ступень, — повышение технического уровня и эксплуатационной надежности машин, оборудования, приборов. Предстоит снизить удельную металлоемкость машин по крайней мере на 12...18%, удельную энергоемкость — на 7...12%, степень автоматизации довести до 30%. Машиностроению принадлежит определяющая роль в укреплении индустриальной мощи страны. Приняв новый стратегический курс на ускорение социального и экономического развития России, Президент и Правительство поставили перед страной задачу огромной экономической и политической значимости модернизировать машиностроение, перестроить его на выпуск систем и комплексов оборудования самого высокого технического класса для всех отраслей промышленности и бытовых нужд населения. Один из коренных вопросов, решение которого обеспечит выход машиностроения на более высокую качественную ступень, — повышение технического уровня и эксплуатационной надежности машин, оборудования, приборов. К 2020 г. предстоит снизить удельную металлоемкость машин по крайней мере на 12...18 %, удельную энергоемкость — на 7...12 %, степень автоматизации довести до 30 %. В выпуске новой техники приоритет будет отдаваться машинам, оборудованию и приборам, наиболее активно способствующим ускорению технического прогресса. Государственную поддержку получат отрасли, играющие ключевую роль в интенсификации общественного производства: станкостроение, приборостроение и электротехническая промышленность. Объемы производства в этих отраслях возрастут за 10 лет в 2,5—3 раза. История развития станкостроения в России начинается с 29 мая 1929 г. — даты официального создания самостоятельной отрасли народного хозяйства и образования «Станкотреста». В 1930 г. на основе объединения станкостроительного и инструментального трестов учреждено Государственное всесоюзное объединение станкоинструментальной промышленности «Союзстанкоинструмент». В первые годы первой пятилетки на нескольких старых машиностроительных заводах восстанавливалось или впервые осваивалось производство токарных, сверлильных, поперечно-строгальных и долбежных станков. Для подготовки инженерных кадров был организован выпуск специалистов по станкостроению в Московском высшем техническом училище им. Н. Э. Баумана и Ленинградском политехническом институте им. М. И. Калинина, а также в открыв5
Введение шемся в 1931 г. Московском станкоинструментальном институте. Тогда же в целях создания научной и конструкторской базы для развивающегося станкостроения были организованы Научно-исследовательский институт станков и инструментов (НИИСТИ) и Центральное конструкторское бюро по станкостроению (ЦКБ). Эти организации сыграли большую роль в объединении молодых инженеров и техников, решивших посвятить себя изысканиям в области станковедения и конструирования станков. Острая необходимость в быстром повышении технического уровня станкостроения, без которого было невозможно успешное развитие советского машиностроения, обусловила создание в мае 1933 г. на базе НИИСТИ и ЦКБ отраслевого Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЭНИМС). Деятельность института отличалась тесным слиянием науки и практики, воплощением разрабатываемых конструкций в металле, экспериментальной проверкой теоретических работ. Этому способствовало создание при институте опытной базы — завода «Станкоконструкция». В те годы в ЭНИМСе закладывались основы отраслевой стандартизации. Работы первоначально сводились к «ограничительной нормализации», но уже тогда была начата разработка стандартов на основные размеры и нормы точности металлорежущих станков, а также на формы и размеры посадочных мест в станках и узлах общего применения. Внедрение параметрических стандартов позволило свести к минимуму количество типоразмеров выпускаемого металлообрабатывающего оборудования, предупредило появление случайных, не оправданных практическими нуждами промышленности типов и размеров станков. Впервые в мировой практике были разработаны нормативы на качественные показатели, характеризующие уровень технического совершенства оборудования: жесткость станков, колебания холостого хода, уровень шума, устойчивость против температурных смещений и т. д. Одновременно был разработан государственный стандарт на общие технические условия для металлорежущих станков. Работа ЭНИМСа по стандартизации в станкостроении сыграла большую роль в развитии не только станкостроения, но и всего отечественного машиностроения в целом. В первые годы деятельности института были проведены исключительно важные для народного хозяйства работы по составлению рациональной номенклатуры (типажа) станков, подлежащих выпуску в стране, определившие технический уровень станкостроения на много лет вперед. Разработка перспективного типажа станков для всей страны, исходя из наибо6
Введение 7 лее актуальных потребностей промышленности и возможностей станкостроения, была осуществлена впервые в мировой практике. В период Великой Отечественной войны ЭНИМС был центром создания станков для оборонной промышленности. Построенные заводом «Станкоконструкция» на основе агрегатирования высокопроизводительные станки для производства вооружений и боеприпасов позволили значительно увеличить выпуск боевой техники при нехватке квалифицированных рабочих кадров. Были спроектированы и изготовлены мощные многошпиндельные агрегатные станки для обработки деталей двигателей самолетов и танков, повысившие производительность обработки в 10—30 раз. Во время непродолжительной эвакуации на Урал с ноября 1941 по февраль 1942 гг. конструкторы ЭНИМСа в невиданно короткие сроки спроектировали, а рабочие завода построили замечательную полуавтоматическую линию из 15 станков для растачивания и сверления всех отверстий в броневых бортах весом до 5 т, что обеспечило выпуск большого количества танков. Созданное оборудование представляло собой первую полуавтоматическую станочную линию в тяжелом машиностроении. Всего за годы войны заводом «Станкоконструкция» было создано 807 станков, в том числе 556 агрегатных. Одной из главнейших задач первых послевоенных пятилеток являлась автоматизация крупносерийного и массового производства. Для расширения областей применения автоматических линий требовалось создать несколько типовых линий, способных изготовлять наиболее распространенные детали машиностроения — валы, втулки, кольца, зубчатые колеса и прочее, что, в свою очередь, требовало создания высокопроизводительного оборудования для встройки в эти линии. В 1951 г. была создана автоматическая линия по обработке валов электродвигателей, явившаяся примером типовых автоматических линий для изготовления тел вращения; в 1957 г. — автоматическая линия по обработке цилиндрических зубчатых колес (на примере производства зубчатых колес к токарному станку 1К62); в 1958 г. — типовые линии по обработке шлицевых валов и конических зубчатых колес. В послевоенный период был расширен типаж зубообрабатывающих станков и создано современное высокопроизводительное оборудование, способное оснастить многие виды современных машин высококачественными зубчатыми передачами. Применение зубчатых колес с круговым зубом существенно улучшило технические характеристики машин — повысилась быстроходность и плавность работы, увеличилась несущая способность. 7
Введение В результате научных изысканий в области теории расчета и нарезания конических колес, разработанной доктором технических наук В. Н. Кедринским, была создана оригинальная конструкция базового зуборезного станка для конических колес с круговым зубом диаметром до 800 мм. Создание первого такого станка относится к 1951 г., а в 1958 г. их было уже 200. Разработанные в конце 50-х гг. XX в. конструкции зуборезных и зубошлифовальных станков для конических колес с прямым и круговым зубом оказались чрезвычайно жизнеспособными. Более тридцати лет все типы этих станков находились в производстве. Оригинальная система расчета таких колес широко применяется на заводах и сегодня. В период с 1965 по 1990 гг. в результате продолжения работ по комплексной автоматизации в мелкосерийном и серийном производстве на основе применения станков с числовым программным управлением были созданы базовые комплексно-автоматизированные системы по производству валов (АСВ) и корпусных деталей (АСК). Высокий уровень автоматизации рабочих и вспомогательных процессов, оптимальная подготовка и ведение производства, график работы в две смены, резкое сокращение численности рабочих и обслуживающего персонала, значительное облегчение условий труда и повышение культуры производства — принципы, которые легли в основу создания систем АСВ и АСК. Комплекс выполненных при этом работ был чрезвычайно широк и включал в себя не только создание основного технологического оборудования, высокопроизводительного режущего инструмента, быстросменной зажимной оснастки, средств транспортировки, но и разработку унифицированных систем управления и их программно-математического обеспечения. Функции ЭВМ в этих системах заключались в управлении станками и вспомогательными устройствами (транспортно-складским хозяйством и др.), оперативном планировании и регулировании хода производства, выдаче заданий на каждый станок, учете обработанных деталей, подготовке и хранении управляющих программ. Технический прогресс в станкостроении потребовал существенного повышения уровня подготовки квалифицированного персонала, способного обслуживать новую технику. Большой вклад в развитие и распространение знаний по технологии машиностроения и технологическому оборудованию станкостроения внесли отечественные высококвалифицированные специалисты: П. Н. Белянин, А. З. Бабушкин, В. П. Бобров, С. Н. Власов, Л. И. Волчкевич, А. Л. Дерябин, П. И. Завгороднев, Е. И. Зазерский, Л. М. Кордыш, М. М. Куз8
Введение 9 нецов, В. Л. Косовский, С. Е. Локтева, А. А. Маталин, Р. Б. Марголит, Р. Х. Махмутов, В. Ю. Новиков, В. Э. Пуш, В. А. Ратмиров, А. Г. Схиртладзе, В. Н. Фещенко, Б. И. Черпаков, Ю. С. Шарин, Н. Н. Чернов, Ю. М. Ермаков, Б. Н. Фролов и др. С их трудами, название которых приведены в конце книги, целесообразно ознакомиться каждому технику-технологу машиностроения для успешного выполнения производственных задач и дальнейшего повышения своего квалификационного и технического уровней. 9
Глава 1 ОСНОВЫ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА 1.1. Основы теории резания металла 1.1.1. Определение процесса резания Резание — это процесс взаимодействия резца с металлом, при котором происходит механическое нарушение связи между частицами металла по заданному направлению с образованием стружки или без нее. Процесс резания (стружкообразования) является одним из сложных физических процессов, при котором возникают упругие и пластические деформации. Этот процесс сопровождается трением, тепловыделением, наростообразованием, завиванием и усадкой стружки, повышением твердости деформируемых слоев металла и износом режущего инструмента. Под действием режущего инструмента срезаемый слой металла подвергается сжатию. Процессы сжатия и растяжения сопровождаются упругими и пластическими деформациями. Пластическое деформирование заключается в сдвиге одних слоев относительно других по плоскостям скольжения, которые совпадают в основном с направлением наибольших сдвигающих напряжений. Процесс пластического деформирования сопровождается большим тепловыделением и изменением свойств металла. Одним из таких изменений является повышение твердости. Стружкообразование также представляет собой процесс упругого и пластического деформирования срезаемого слоя. В зависимости от условий обработки стружка может быть различных видов. При обработке пластичных материалов (сталей) образуется стружка элементная (рис. 1.1, а), ступенчатая (рис. 1.1, б) и сливная (рис. 1.1, в), а при обработке малопластичных материалов (твердых чугунов, бронзы) — стружка надлома (рис. 1.1, г). Элементная стружка образуется при обработке с малой скоростью резания, ступенчатая — при обработке со средней скоростью резания, сливная — при обработке с высокой скоростью резания. 10