Технологическое оборудование

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году






О.И. АВЕРЬЯНОВ
И.О. АВЕРЬЯНОВА
В.В. КЛЕПИКОВ


ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ


УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ





                        Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования



znamum.com

электронно-библиотечная система

Москва ИНФРА-М
2024

УДК 621(075.32)
ББК 34.4я73

     А19



     Рецензенты:
        Аршанский М.М., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерного дизайна Московского государственного университета приборостроения и информатики, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации;
        Якухин В.Г., доктор технических наук, профессор, ведущий специалист ТУ АМО ЗИЛ

     Аверьянов О.И.
А19 Технологическое оборудование : учебное пособие / О.И. Аверьянов, И.О. Аверьянова, В.В. Клепиков. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 238 с. — (Среднее профессиональное образование).

         ISBN 978-5-16-019640-4 (print)
         ISBN 978-5-16-112203-7 (online)

         В учебном пособии рассмотрены технологические принципы построения металлорежущего оборудования практически всех широко известных технологических групп станков, особенности формирования модификационных компоновок на основе базовых моделей станков в каждой технологической группе. Проведен кинематический анализ технологического оборудования; показаны особенности кинематики оборудования с числовым программным управлением по сравнению с оборудованием универсального исполнения. Приведены примеры трансформации агрегатных станков в переналаживаемые станки за счет расширения системы агрегатов принципиально новыми техническими решениями.
         Предназначено для учащихся учреждений среднего профессионального образования, осваивающих специальность станочника широкого профиля.


УДК 621(075.32)
ББК 34.4я73

ISBN 978-5-16-019640-4 (print)
ISBN 978-5-16-112203-7 (online)

© Аверьянов О.И., Аверьянова И.О., Клепиков В.В., 2007

                Предисловие








   В главах, посвященных металлорежущим станкам токарной группы, показано, как на основе универсального варианта станка, за счет введения специфических узлов, его можно трансформировать для другого технологического назначения.
   В главах, описывающих металлорежущие станки сверлильно-расточной и фрезерной группы, на нескольких моделях рассмотрены только принципиальные особенности их построения, освоив которые студент может самостоятельно проанализировать кинематические схемы любого станка этих групп.
   Подробно изложены принципы построения металлорежущих станков шлифовальной и зубообрабатывающей групп, поскольку, с одной стороны, они усваиваются сложнее, и, с другой стороны, рассмотренные модели находятся в эксплуатации в большинстве производств отечественного машиностроения.
   В каждой главе на примерах рассмотрены кинематические особенности станков с ЧПУ. Использование в станках тех или других систем ЧПУ в учебном пособии не рассматривается, поскольку эта проблема относится к изучению специальных дисциплин. В нашем случае преследуется цель показать, насколько видоизменяется кинематика станка с использованием в приводах широкорегулируемых и высокомоментных приводов главного движения и движения подач.
   Учебное пособие по дисциплине «Металлорежущие станки» изложено в доступной форме, чтобы студенты могли самостоятельно усвоить основные положения и правила построения металлорежущих станков различных технологических групп. Под понятием доступной формы изложения настоящего пособия подразумевается отказ авторов от рассмотрения материала с ограниченными сведениями об электроприводах, гидравлических аппаратах и системах числового программного управления (ЧПУ). Более полное представление об органах управления станками из

Предисловие

ложено в специальной литературе, перечень которой приведен в списке литературы. Основная цель предлагаемого учебного пособия состоит в том, чтобы на основе общности представления о структуре формообразующих движений показать трансформацию компоновок различных технологических групп станков и развитие этих компоновок внутри каждой группы.
       Порядок рассмотрения технологических групп металлорежущих станков отличается от ранее принятого, основанного на классификации станков, разработанной на заре становления отечественного станкостроения. Так, например, сверлильно-расточные и фрезерные станки рассматриваются в одной группе — сверлильно-фрезерно-расточной. Объясняется это теми тенденциями мирового развития станкостроения, которые в течение последних 20—25 лет свидетельствуют о целесообразности объединения перечисленных операций на одном станке.
   Каждая технологическая группа металлорежущих станков (например, зубообрабатывающая) содержит большое разнообразие станков по применению, компоновкам, размерам, точности изготовления деталей и т. д. Естественно, рассмотрение всевозможных вариантов станков в пределах одной технологической группы практически невозможно, да и не имеет смысла. Важно показать принципиальные особенности построения, например, компоновок станков, исходя из сочетания формообразующих технологически обоснованных движений, и подсказать студенту, где можно более подробно найти описание того или другого варианта станка.
       В настоящее время парк металлорежущих станков в машиностроении Российской Федерации в значительной степени состоит из станков универсального назначения с ручным управлением всего процесса обработки заготовок. Знание кинематической особенности настройки и управления такими станками является производственной необходимостью многих предприятий и фирм. Поэтому в данном учебном пособии этому вопросу уделено большое внимание. Причем особенность кинематического анализа станка строится на основе представительной (базовой) модели станка, а остальные станки рассматриваются только с позиции отличительных особенностей кинематических цепей. Например, для токарной группы станков достаточно подробно изучить кинематику станка модели 16К20. Другие варианты станков (затыловочные, карусельные и др.) сохраняют общие особенности по

Предисловие

5

строения приводов главного движения и движения подач, а их отличительные особенности рассматриваются отдельно.
   В настоящем учебном пособии рассматриваются особенности кинематического построения основных узлов (главного привода и приводов подач) металлорежущих станков, а также кинематические схемы наиболее распространенных моделей станков различных технологических групп.
   В учебном пособии не ставилась задача показать подлинное соответствие моделей станков, которые сегодня продаются на рынке после проведения многих модернизаций и изменений в результате внесения в структуру станка современных технических решений. Задача настоящего пособия состоит в том, чтобы студент, начинающий изучать дисциплину «Металлорежущие станки», смог бы усвоить принципы технологических приемов за счет организации комплекса формообразующих движений в станках. Решению такой задачи соответствует и стиль изложения материала.
      Авторы не претендуют на полноту изложения материалов по современному развитию металлорежущих станков и поэтому будут благодарны любым полезным советам и замечаниям.

                Список основных сокращений







АЗС  --- автоматическая загрузочная система       
АЛ   --- автоматическая линия                     
АС   --- агрегатные станки                        
АСИ  --- автоматическая система подачи инструмента
БПФС --- бесконсольные продольно-фрезерные станки 
БФС  --- бесконсольные фрезерные станки           
ВМС  --- вертикальные многоцелевые станки         
вес  --- вертикально-сверлильные станки           
ВСШ  --- высокоскоростное шлифование              
вше  --- внутришлифовальные станки                
ГАЛ  --- гибкая автоматическая линия              
ГКС  --- гипоидные конические колеса              
ГМ С --- горизонтальные многоцелевые станки       
ГПМ  --- гибкий производственный модуль           
гпс  --- гибкая производственная система          
ГРС  --- горизонтально-расточные станки           
де   --- долбежные станки                         
зде  --- зубодолбежные станки                     
ЗФС  --- зубофрезерные станки                     
КРС  --- координатно-расточные станки             
кшс  --- круглошлифовальные станки                
КФС  --- консольно-фрезерные станки               
мс   --- многоцелевые станки                      
МРС  --- металлорежущие станки                    
отс  --- отрезные станки                          
ПС   --- протяжные станки                         

Список основных сокращений

7

РСС     - рафионально-сверлильные станки      
СТС     - строгальные станки                  
твс     - токарно-винторезные станки          
ЧПУ     - числовое программное управление     
ШИУФС - - широкоуниверсальные фрезерные станки
шс      - шлифовальные станки                 
ЭИ      - электрод-инструмент                 
ээо     - электроэрозионная обработка         
ээсв    - электроэрозионные станки вырезные   

Глава 1




                ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНКАХ







    Механическая обработка резанием — обработка, заключающаяся в образовании новых поверхностей слоев материала с образованием стружки.
    Полуфабрикат — предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке.
    Заготовка — предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности материала изготавливают деталь.
    Элементарные поверхности — поверхности, которые образуются копированием внутренних эталонов станка: направляющих прямолинейного или вращательного движения; шпинделей с точным расположением оси вращения.
    Производительность — важнейший показатель станка, характеризующий возможность обработать на нем за определенный календарный период заданную номенклатуру и количество закрепленных за станком деталей в соответствии с плановым заданием.
    Технологические возможности — возможный диапазон обрабатываемых деталей по их размерам, форме, видам поверхностей, типам материалов и полноте приближения полученного продукта к готовой детали.
    Точность обработки является основным оценочным критерием, наряду с производительностью. Точность характеризует отклонение полученного продукта от идеальных требований в пределах допусков, обусловленных технической документацией.
    Переналаживаемость — совокупность всех операций, связанных со сменой приспособлений, режущих инструментов, взаимного расположения узлов, цикла функционирования и управляющих программ или устройств, встроенных контрольных средств и других элементов станка для возможности обработки на нем продуктов другого вида, отличающихся формой, размерами или иными параметрами от ранее обработанных.

Глава 1. Основные сведения о станках

9

   Гибкость — способ производственной системы адаптироваться к изменению условий функционирования с минимальными затратами без потерь производительности или с минимальными потерями. Это понятие характерно для автоматизированных производств с использованием вычислительной техники различного уровня управления.
   Безотказность — время работы станка до возникновения отказа — мелкого дефекта, нарушающего нормальную эксплуатацию машины и требующего для своего устранения не более 20 мин.
   Долговечность — ресурс или срок работы до планового срока его капитального ремонта с целью восстановления работоспособности и точности.
   Надежность — затраты времени и ресурсов на выполнение плановых и неплановых ремонтов.
   Экологические требования — комплекс мероприятий, исключающих воздействие на оператора специфических свойств различных материалов, обладающих токсическими свойствами, и соответствующими мерами защиты от отходов, образующихся при резании.
   Основным признаком, определяющим конструкцию станка, является главное движение резания — прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания.
   Движение подачи — прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения.
   Число типов станков, применяемых в машиностроении, велико и в характеристику отдельных типов станков входят разнообразные признаки (табл. 1.1).
   По технологическому признаку станки делят на следующие группы:
   1 — токарные;
   2 — сверлильно-расточные;
   3 — шлифовальные;
   4 — электрофизические и электрохимические;
   5 — зубообрабатывающие;
   6 — фрезерные;

Таблица 1.1. Классификация металлорежущих станков

Наименова-   Груп-                                         Тип стайка                                                  
ние станков   па       1          2          3          4           5          6         7           8       9        
Токарные     1           Автоматы          Токар-      ---      Карусель-  Токарные  Многорез-  Специализи-   Разные  
                      и полуавтоматы     но-револь-                ные     и лобото-  цовые и     рованные   токарные 
                   одношпин-    много-     верные                           карные    копиро-                         
                    дельные   шпиндель-                                               вальные                         
                                 ные                                                                                  
Сверлильные  2     Настольно-    Полуавтоматы:       Коорди-   Радиально-   Расточ-   Отделоч-    Горизон-    Разные  
и расточные        и верти -               много-   натно-рас-  и коорди-     ные    но-расточ- тально-свер- сверлиль                     каль-    одношпин-  шпиндель-    точные   натно-свер-              ные       лильные       ные   
                    но-свер-   дсльные      ные                  лильные                                              
                    л ильные                                                                                          
Шлифоваль-   3      Круглош-  Внутришли-  Обдироч-  Специали-   Продоль-   Заточные  Плоско-     Притироч-    Разные  
ные, полиро-       лифоваль-  фовальныс, но-шлифо-   зирован-   но-шлифо-            шлифо-      ные, поли-  абразив- 
вальные, до-       ныс, бсс-  координат-  вальные    ные шли-    вальные             вальные     ровальные,     ные   
водочные,          центрово-  но-шлифо-             фовальные                                     хонинго-            
заточные             шлифо-    вальные                                                          вальные, до-          
                    вальпыс                                                                       водочные            
Электрофи-   4        ---     Свстолучс-    ---     Электрохи-  Электро-      ---     Электро-   Анодно-ме-  ---      
зические и                       выс                 мические   искровые              эрозион-   ханические           
электрохи-                                                                           ные, ульт-   отрезные            
мические                                                                             развуковые                       
                                                                                     прошивоч-                        
                                                                                        ные                           

Глава 1. Основные сведения о станках