Оборудование машиностроительных производств

Введение

Металлорежущий станок – это машина для размерной обработки путём

снятия стружки, а также электрохимической,

лазерной, электрозвуковой и другой обработки.

Оборудование: ~80% - станочное оборудование

~16% - кузнечно-прессовое

~3% - литейное оборудование

Структурная схема станка:

Станок состоит из отдельных частей или узлов. Основные узлы:

1.Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью.

2.Привод подач – обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки для формирования обработанной поверхности.

3.Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими). Обеспечивают правильное относительное положение инструмента и заготовки при воздействии силовых и температурных факторов.

Классификация станков

1.По назначению: делятся на 9 групп, а каждая группа на 9 типов.

1гр. – токарные

2гр. – сверлильные и расточные

3гр. – шлифовальные и доводочные

4гр. – комбинированные

5гр. – зубо- и резьбообрабатывающие

6гр. – фрезерные

7гр. – строгальные, долбёжные и протяжные

8гр. – отрезные

9гр. – разные

Внутри каждого типа станки могут различаться:

По компоновке

Кинематике

Конструкции

Системе управления

По размеру

Каждый тип имеет свой основной размер. Станки схожей компоновки,

кинематики и конструкции различаются только размером, образующим

размерный ряд. Станок конкретного типоразмера, спроектированный для

заданных условий обработки называют моделью. Каждая модель имеет

свой шифр (из цифр и букв).

Пример. 1Е365ПФ3

1- группа станка

3 – тип станка (револьверный)

65 – основной размер

Е – признак модернизации станка (может занимать другую позицию)

П – класс точности (повышенный)

Ф – признак ЧПУ

3 – тип системы ЧПУ («3» - контурная система)

2.По степени универсальности:

Универсальные (общего назначения)

Специализированные (рассчитанына обработку деталей определённой

формы, но разного размера)

Специальные (для обработки одной конкретной детали или нескольких

деталей похожей формы и размеров) – самые производительные

3.По степени точности: 5 классов

Н – нормальной (не ставится в обозначении)

П – повышенная

В – высокая

А – особо высокая

С – особо точные (мастерские)

При переходе от Н к П и от В к А станок не требует конструктивных изменений. При переходе от П к В и от А к С станок требует конструктивных изменений. При переходе от одного класса к другому, начиная с Н и заканчивая С, точность возрастает в 1,6 раз. Станки класса А и С эксплуати-

руются в специальных термоконстантных помещениях.

4.По степени автоматизации:

Автоматы и полуавтоматы

Агрегатные станки

Автоматические линии из автоматов, полуавтоматов и агрегатных станков

Станки с ЧПУ

Гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные транспорт-

ные комплексы (РТК)

Гибкие производственные системы (ГПС)

5.По массе:

Лёгкие (до 1т)

Средние (до 10т)

Тяжёлые (свыше 10т)

Крупные, особокрупные, уникальные – свыше 100т.

Кинематика станков

1.Формообразование поверхностей

Любая деталь представляет собой тело, огрниченное поверхностями. Для

получения поверхности на станке необходимо перемещать одну производящую линию (ПЛ), называемую образующей (ОПЛ) вдоль другой,

направляющей (НПЛ) (рис. 1).

Для получения ПЛ на станке необходимо наличие вспомогательного элемента, линии или точки, которая материализуется в виде режущей кромки инструмента. Относительное перемещение инструмента и заготовки,

в результате которых образуются ПЛ называют движением формообразования (Ф). Различают:

Формообразующее движение скорости Фv

Формообразующее движение подачи Фs

Фv – обеспечивает съём обработанного материала (более быстрое)

Фs – обеспечивает подвод новых слоёв материала для этого съёма (более медленное)

Движения бывают: - простые

Сложные

Простое состоит из одного независимого движения: вращательного – В или

Поступательного – П. Сложное движение состоит из нескольких согласованных между собой взаимосвязанных элементарных движений.

Пример. (В1В2), (П1П2), (В1П2), (В1П2П3).

2.Методы образования производящих линий (ПЛ)

В зависимости от инструмента, его режущей кромки различают 4 метода

формообразования (рис. 2):

Копирование

Касание

1.Копирование (рис. 3)

При этом методе ПЛ получают в виде копии (отпечатка) режущей

кромки инструмента. Формообразующих движений нет. Признак

копирования – наличие фасонного инструмента.

2.Обкат (рис. 4)

При этом методе ПЛ получают в виде огибающей ряда последова-

тельных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при

обкате без проскальзывания образуемой линии.

Метод требует одного сложного движения.

3.След (рис. 5)

При этом методе ПЛ получают в виде следа точки режущей кромки

инструмента при его движении вдоль образуемой линии. Требует одного

простого или сложного движения.

4.Касание (рис. 6)

При этом методе ПЛ получают в виде огибающей мест, точек касания,

режущей кромки инструмента при движении оси вращения инструмента

вдоль образуемой линии. Требует не менее двух движений, одно из

которых вращение инструмента вокруг своей оси. Признак касания:

наличие фрезы или фасонного круга.

Примеры получения цилиндрических поверхностей (рис. 7,8):

Выводы:

1. Для получения любой поверхности нужны две ПЛ и два метода формообразования.

2. Обе ПЛ находятся на обработанной поверхности.

3. Из двух ПЛ образующей будет та, которая получается первой.

4. Если для получения поверхности используется метод копирования, то с его помощью получается ОПЛ.

5. Если одним из методов является копирование и для получения поверхности необходимо только одно движение, то это будет движение Фv.

6. Если для образования поверхности не используется метод копирования, то ОПЛ получается за счет более быстрого формообразования движение скорости, которое является главным или это главное движение входит в состав сложного Фv.

3.Движения станка.

Параметры движения (рис. 9):

Траектория (Т).

Скорость (С).

Направление (+).

1. Исходная точка (положение) (“О”).

Всякое движение, выполняющее какую-либо функцию на станке, называет-

ся исполнительным.

Классификация исполнительных движений.

По назначению: - формообразующие (Фv и Фs)

Деления (Д)

Установочные (Уст.)

Вспомогательные (Всп.)

Управления (Упр.)

Эти движения настраиваются на параметры движения.

По составу: - простые

Сложные

Движение деления служит для равномерного распределения на заготовке

одинаково обработанных поверхностей.

Установочное движение обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки в положение, из которого начинается формообразование. Если оно сопровождается резанием, то его называют

движением врезания (Вр.).

Вспомогательное движение обеспечивает отвод и подвод (в том числе ускоренный), зажим и разжим инструмента и заготовки.

Управляющее движение служит для согласования всех вышеперечисленных.

В зависимости от состава и формы траектории исполнительные движения

могут теоретически настраиваться на 2, 3, 4 или все 5 параметров.

Выводы:

1.Простые движения не настраивают на траекторию.

2.Движения с замкнутой траекторией не настраивают на путь «L» и исходную точку «О».

3.Движения врезания не настраивают на направление «±».

4.Движения не участвующие в обработке не настраивают на скорость «С».

Примеры формообразования боковой поверхности прямозубого колеса при его шлифовании:

1. Шлифование дисковым профильным (фасонным) кругом (рис. 10).

2. Шлифование червячным образивным кругом (рис. 11).

3. Шлифование дисковым обкаточным (коническим) кругом (рис. 12).

4.Кинематическая группа и её структура.

Любое исполнительное движение реализуется с помощью кинематической группы (КГ) представляющей собой совокупность источника (источников) движения, исполнительного звена (звеньев), внутренней и внешней связях и органов настройки, обеспечивающих заданные параметры движения.

Источники движения (ИД) – электро-, гидродвигатели и гидро-,

пневмоцилиндры.

Исполнительное звено (ИЗ) – подвижное конечное звено в цепи станка.

Внутренняя связь обеспечивает траекторию движения.

Внутренняя связь простого движения– вращательная кинематическая

пара (ВКП) или поступательная

Пример(ВКП). Шпиндель (ИЗ) и корпус шпиндельной бабки (ШБ) (рис. 13).

Пример(ПКП). Стол (ИЗ) и направляющие станины (рис. 14).

Внутренняя связь сложного движения– связь между исполнительными

звеньями реализующими это

движение.

Внешняя связьсоединяет источник движения со внутренними связями (рис. 15).

Исполнительное движение всегда имеет внутреннюю связь.

Для согласования, регулирования и изменения параметров исполнительного движения служат органы настройки (ОН) (для станков с механическими связями без ЧПУ).

Примеры ОН для:

Т: - гитары сменных зубчатых колёс (ГСЗК), в которых за счёт замены колёс можно на выходном валу получать разные скорости.

Характеристикой ГСЗК служит передаточное отношение i (передаточное число).

i=w2/w1=n2/n1=d1/d2=Z1/Z2=a/b×c/d.

(a,b,c,d – сменные колёса двупарных гитар).

Сменные копиры;

Поворотная линейка.

C : - коробки скоростей (КС) и коробки передач (КП);

ГСЗК (однопарные и двухпарные);

Регулируемые источники движения;

Сменные шкивы;

Механические вариаторы.

± : -дополнительные передачи в КП;

Специальные реверсирующие устройства;

Реверсируемые источники.

L : - упоры, устанавливаемые в пазах подвижных звеньев и взаимодействующие с конечными выключателями;

Изменения положения пальца кривошипа;

Кулачок (высота профиля кулачка h=Rmax-Rmin).

« O »: - один из упоров обеспечивающих настройку на L;

Вручную.

5.Кинематическая настройка станка (КНС).

Под КНС понимают настройку цепи станка, обеспечивающую заданные условия согласования перемещений и скоростей исполнительных звеньев между собой и источником движения.

Заданные условия согласования – расчётные перемещения (РП).

Структура РП: РП1- РП2.

РП состоит из числа, размерности и наименования дейстивия.

Последовательность КНС :

Установить РП.

Выявить расчётную кинематическую цепь (РКЦ).

Записать уравнение кинематического баланса (УКБ).

Из УКБ вывести формулу настройки (ФН).

УКБ устанавливает кинематическую связь между левой и правой частью РП.

Структура УКБ: (РП1)*i1*i2*…*ik=РП2. (i – передаточные отношения

постоянных звеньев цепи).

Правило:

При записи УКБ передаточное отношение iгсзк пишут в числителе , если выбранное нами направление обхода цепи совпадает с направлением передачи движения от источника по этой цепи; если не совпадает – в знаменателе .

При настойке на траекторию РП рассчитываются исходя из того, что инструмент и заготовка в процессе обработки являются звеньями какой-либо передачи (зубчатой, червячной, реечной).

При настройке на скорость РП зависят от размерности скорости.

Например. Подача на станке может быть минутная Sм (мм/мин) или оборотная Sо (мм/об).

Если органом настройки служит ГСЗК, то из УКБ выводят формулу

настройки (ФН), коэффициентом в этой формуле может служить простая или десятичная дробь, вычисленная с точностью до 1-2 знаков после запятой (2-3 значащие цифры), а при настройке на траекторию коэффициентом может служить целое число, простая или десятичная дробь, вычисленная с точностью 5-6 знаков после запятой.

Если органом насройки служит коробка передач (КП), то ФН не нужна.

Из УКБ определяют предельные значения скорости: nmax и nmin, частоты вращения шпинделя или величины подач.

6.Последовательность анализа (синтеза) структуры станка по его кинематической схеме.

1. Выявить обработанную поверхность.

2. Установить вид инструмента и форму его режущей кромки.

3. Определить производящие линии и методы формообразования.

4. Нарисовать схему обработки.

5. Записать все формообразующие движения.

6. Записать все исполнительные движения.

7. Найти на схеме рабочие органы станка (исполнительные звенья, несущие

инструмент и заготовку).

8. Выполнить анализ каждой кинематической группы (КГ), начиная с КГ

формообразующего движения скорости в следующей последовательности:

Исполнительные звенья;

Источник движения;

Внутренняя связь;

Внешняя связь;

Параметры и органы настройки.

9. Найти на схеме специфические устройства и механизмы (реверсирующие

механизмы,механизмы прямолинейного движения, дифференциальные),

определить их назначение, устройство и принцип работы.

10. Выполнить КНС: РП, РКЦ, УКБ, ФН.

Первые шесть пунктов можно выполнить без кинематической схемы.

7.Источники движения в станках (рис. 16).

Источниками движения в станках могут являться электродвигатели, гидродвигатели, гидро- и пневмоцилиндры.

В приводах главного движения при бесступенчатом регулировании (мелкоступенчатом) применяют асинхронные двигатели переменного тока с частотным регулированием, двигатели постоянного тока с двухзонным регулированием и коробки скоростей на 2-4 ступени с автоматическим или реже ручным переключением скоростей. При ступенчатом регулировании приводов главного движения применяют асинхронные двигатели переменного тока одно- или многоскоростные с переключением пар полюсов и коробки скоростей с числом ступеней больше 4-х. В этом случае весь диапазон регулирования от nmin до nmax: Rn=nmax/nmin разбивают на интервалы (ступени), которые образуют между собой геометрический ряд со знаменателем f , который следует принимать:

1,06; 1,12; 1,25; 1,4; 1,8; 2.

f показывает отношение последующей частоты вращения к предыдущей.

f = nk+1/nk

nmax=nmin× f ^ z ­1 Z – число ступеней.

Z=(lgRn/lgf )+ 1

В приводах подач при бесступенчатом регулировании в замкнутых системах управления с обратной связью по положению применяются двигатели постоянного тока (ДПТ) высокомоментные или вентельные, а в разомкнутых системах без обратной связи по положению применяются шаговые двигатели (ШД). При ступенчатом регулировании всё аналогично ступенчатому регулированию в приводах главного движения. Во всех формулах параметр n надо заменить на параметр S.

8.Коробки подач.

Классификация :

По назначению:

Коробки скоростей (КС) в приводе главного движения;

Коробки подач (КП) в приводе подач.

По способу регулирования:

Ступенчатые;

Бесступенчатые (мелкоступенчатые f =1.06; 1.12).

По компановке:

Встроенные (в корпус шпиндельной бабки);

Вынесенные (рездельный привод).

По способу переключения передач:

Сменные колёса в ГСЗК (рис. 17);

Сменные шкивы;

Вариаторы – механические устройства для плавного бесступенчатого

регулирования частоты вращения;

Переключением блоков зубчатых колёс (рис. 18);

С помощью муфт (рис. 19);

С помощью перебора (рис. 20) ;

Комбинированные (с блоком зубчатых колёс).

9.Механизмы привода главного движения.

Механизмы привода главного движения служат для преобразования вращательного движения в поступательное.

Классификация:

Реечные;

Винт – гайка;

Кулачковые;

Кривошипные.

1.Реечные:

Зубчато – реечные (передача шестерня – рейка) (рис. 21).

Передача обратимая (ведущим может быть как колесо, так и рейка).

РП: 1 об. зуб. колеса – p mZ (мм) перемещения рейки или оси колеса

вдоль неподвижной рейки.

Червячно – рееченые (рис. 22).

РП: 1 об. червяка – p mk перемещения рейки.

(k – число заходов, k

2. Винт – гайка:

Винт – гайка скольжения (рис. 23).

Передача самотормозящаяся (вращательное движение преобразовывается

в поступательное).

Достоинства: технологичность и простота в изготовлении.

Недостатоки: трение, износ, тепловыделение.

Винт – гайка качения (рис. 24).

Передача несамотормозящаяся. При отсутствие тормоза в приводе

возможно самопроизвольное перемещение исполнительного звена при

выключенном двигателе.

Достоинства: высокий КПД и малое трение.

Недостатоки: дороже, чем винт – гайка скольжения, требует

дополнительных условий (защита от попадания стружки в места качения),

менее технологична.

Распределение движения:

Винт вращается, а гайка перемещается.

Гайка вращается, а винт перемещается.

Винт вращается и перемещается, а гайка неподвижна.

Гайка вращается и перемещается, а винт неподвижен.

РП: 1 об. ведущего звена – Р (мм) перемещения ведомого звена.

(Р – ход винтовой линии, в однозаходных

винтовых передачах Р= шагу).

3. Кулачковые механизмы:

Плоские: - с продольным перемещением (рис. 25)

Дисковые (рис. 26)

Пазовые (рис. 27)

Барабанные: - цилиндрические (рис. 28)

Торцовые (рис. 29)

1 – кулачок

2 – ролик

3 – исполнительное звено

4 – пружина

5 – толкатель

6 – система рычагов

ab – ускоренный подвод

bc – рабочий ход

cd – выдержка

da – ускоренный отвод

Во всех примерах кулачок является ведущим, и кроме примера 1 движение кулачка вращательное. При помощи силового (прим. 1, 2, 5) или кинематического (прим. 3, 4) замыкания реализуется движение кулачка. Силовое замыкание реализуется при помощи пружины, а для кинематического замыкания пружина не нужна, так как ролик находится внутри замкнутого контура. Возврат в исходное положение осуществляется той же пружиной при силовом замыкании, а также специальным грузом при кинематическом. В плоских кулачках перемещение исполнительного звена перепендикулярно оси вращения кулачка, а в барабанных параллельно.

Недостатки: - ограничение хода

Трудоёмкость наладки и переналадки.

4. Кривошипные механизмы :

Кривошипно-шатунные (рис. 30) (РП: 1 оборот кривошипного диска→

→1 двойной ход ползуна);

Кривошипно-кулисные (рис. 31);

1 – кривошипный диск

2 – палец кривошипа

3 – раздвижной шатун

4 – ползун

5 – камень кулисы

6 – кулиса

Величина (ход) перемещения ползуна зависит от радиуса пальца кривошипа, исходное положение в шатунном механизме определяется длиной раздвижного шатуна, а в кулисном – смещением ползуна относительно кулисы.

10.Суммирующие механизмы

Используются для суммирования движенй на исполнительном звене.

Различают:

Реечные

Винтовые

Червячные

Зубчатые

У них есть три входа-выхода (рис. 32):

Конический дифференциал (рис. 33):

Z1, Z4 – числа зубьев центральных колёс

Z2, Z3 – числа зубьев сателлитов

В – водило- ось сателлитов- крестовина

Оси червяка и червячного колеса взаимно перпендикулярны. Червячная передача – самотормозящаяся.

РП: 1об. червяка Z оборотов червячного колеса

Формула Виллиса: n4-nв/n1-nв=z2/z1*z4/z3*(-1)

m – число наружных зацеплений в дифференциале с

цилиндрическими колёсами.

В коническом дифференциале: z1=z2=z3=z4

1. nв=0 n4=-n1 i1-2=i2-1=1

2. n1=0 n4=2nв iв-2=n4/nв=2

i2-в=nв/n4=1/2

Правило:

«В коническом дифференциале передаточное отношение

i=1 при передаче движения с центрального колеса на центральное

i=2 при передаче движения с водила на центральное колесо

i=1/2 при передаче движения с центрального колеса на водило.»

11.Механизмы прерывистого (апериодического) движения.

Служат для точного, дозированного, прерывистого кратковременного перемещения исполнительного звена в одном направлении.

Бывают: - храповые

Мальтийские

Храповые(рис. 34) : собачка – ведущая, храповое колесо – ведомое.

Мальтийские (рис. 35): многопазовый диск(мальтийский крест) – ведомый,

кривошипный диск – ведомый.

К- число пальцев

Z- число пазов

РП: 1об.кривошипного диска K/Z об. мальтийского креста.

12.Механизмы управления движением.

Реверсирующие устройства – служат для изменения направления

движения исполнительного звена без

изменения направления источника

движения.

А). С цилиндрическими колёсами (рис. 36,37):

Б). С коническими колёсами (рис. 38):

Можно использовать муфту.

2. Тормозные устройства - служат для отключения (останова) движения

исполнительного звена при отключении

источника движения.

Электромеханические

Ленточные

Многодисковые фрикционные

Одновременным включением двух зубчатых передач между двумя

соседними валами с помощью электромагнитных муфт.

Двигателем (в режиме пртивовключения или за счёт встроенного в

него тормоза).

Блокировочные устройства - служат для предотвращения включения

каких-либо устройств или отключения

движения исполнительного звена, для

предотвращения аварии или поломки.

Предохранительные муфты

Упоры, взаимодействующие с конечными выключателями в крайних

положениях перемещающегося исполнительного звена

Блокировка от одновременного включения двух зубчатых передач

между соседними валами при отсутствии электромагнитных муфт.

Фиксирующие устройства - служат для фиксации револьверной

головки в револьверных станках,

многошпиндельного блока, делительного

диска в цепи деления зубообрабатывающих

станков и фиксации автооператора в

позиции смены инструмента и его захвата.

Постоянные

Сцепные

Предохранительные

Обгонные – служат жля передачи движения только в одном

направлении. Свойство реализуется, например, для

передачи ускоренного движения обычно по короткой

цепи без отключенияболее медленного движения, которое

обычно передаётся по длинной цепи (рис. 39).

кольцо (корпус)

Условие передачи момента: nk>nдиска,

Если ведущие и ведомые элементы поменять местами, то условие

передачи момента вращения будет противоположно.

13.Системы автоматического управления (САУ).

Системы управления в станках общего назначения, автоматах и полуавтоматах.

Путевая

Кулачковая (СУ с распределительным валом)

Копировальная

Путевая система (рис. 40): перемещение исполнительного звена

происходит до взаимодействия упора с

конечным выключателем. Путь определяет

величину перемещения.

Кулачковая (рис. 41): если несколько кулачков расположены на одном

валу, то получается система с распределительным

валом (РВ), со стабильной синхронизацией всех

циклов станка.

Цикл - совокупность действий, обеспечивающих заданную

последовательность действий технологического процесса.

1об. РВ времени цикла обработки (Тц)

Тц = tраб + tвспом.

Кулачки необходимо очень точно располагать под определёнными углами. Это надёжная система.

Недостатки: - ограниченность длины перемещения из-за размера

Трудоёмкость наладки, преналадки, изготовления кулачка

для обработки новых изделий.

Применяется в крупносерийном и массовом производстве.

Копировальная (рис. 42):

копир (шаблон)

устройство управления

механическая связь (электрическая или гидравлическая)

1. инструмент

В процессе перемещения щупа по копиру движение передаётся на

инструмент, который копирует форму копира на изделии в

натуральную величину или в масштабе.

Область применения: серийное, крупносерийное и иногда массовое

производство.

Системы программного управления.

1). Система циклового программного управления (ЦПУ)

Служит для управления циклом обработки, режимами резания,

сменой инструмента и другими технологическими командами,

а величины и траектории перемещения задаёт путевая и(или)

копировальная СУ. Облать применения: токарные, агрегатные

станки, переналаживаемые линии.

В таких системах весь цикл обработки разбивают на этапы,

каждому из которых соответствует свой набор одновременно

работающих устройств, механизмов и аппаратов: реле, пускатели,

контактеры, электродвигатели и т.д.

Различают 3 типа систем ЦПУ:

А). Штекерная панель управления (рис. 43)

Б). Кулачковый командоаппарат (рис. 44)

В). Программируемый контроллер: бесконтактное устройство

логического управления электроавтоматикой станка,

состоящий из нескольких блоков.

2). Системы числового программного управления

Служат для управления не только технологическими командами, как ЦПУ, но также величинами и траекториями перемещения узлов в процессе обработки. Область применения: мелкосерийное и серийное производство.

Классификация:

1.По назначению:

Ф1- с цифровой индикацией

Ф2- позиционные (рис. 45) и(или) прямоугольные (рис. 46) системы

управления (перемещение из одной координаты в другую без

обработки – позиционная система; перемещение с обработкой

только по одной координате – прямоугольные системы)

Ф3- контурные (обработка по поизвольному контуру, перемещение

по траектории с ломанной линеей, любые поверхности)

Ф4- комбинированные (универсальные) Ф2+Ф3

2.По степени совершенства:

NC (Numerical Control) – стандартные циклы обработки

CNC (компьютерные системы) – можно программировать

нестандартные циклы.

PCNC (персональные компьютерные системы)

3.По наличию обратной связи (ОС)

Без обратной связи (рис. 48) (с однм потоком информации)

УП – управляющая программа

БВ – блок ввода УП

БУП – блок управления приводом

Иногла к двигателю присоединяют ГУ – гидроусилитель.

С обратной связью (рис. 49) (с двумя потоками информации)

Обратная связь реализуется при помощи датчиков ОС по положению или исполнительных преобразователей ОС, которые преобразуют механические движения в электрический сигнал. В этом блове текущая информация о положении исполнительного звена сравнивается с заданной УП и при наличии несогласования от ЧПУ управляющий сигнал, поступающий на двигатель М, направлен в сторону уменьшения несогласования. На схеме показаны 4 возможных варианта расположения ДОС, начиная с самого точного Д1 в порядке убывания точности. ДПТ может представлять из себя комплект, состоящий из собственно двигателя, встроенного тормоза, ДОС по скорости (тахогенератор) и ДОС по положению.

Адаптивные системы (самонастраивающиеся)

Системы с тремя потоками информации. 3-ий поток информации о процессе резания и контроле за его осуществлением. Такие системы наиболее сложные, но и наименее надёжные. Реализуются с помощью датчиков.

Зубообрабатывающие станки.

Зубодолбёжные станки.

Служат для обработки цилиндрических колёс с прямым и винтовым зубом (косозубые) наружного и внутреннего зацепления, шевронных колёс, зубчатых секторов, реек, некруглых колёс и блоков колёс. В качестве инструмента могут быть использованы долбяки, гребёнки, зубодолбёжные и многорезцовые головки. Профиль зуба может быть получен методом копирования (с помощью зуборезцовых головок и протяжек) и методом обката. При нарезании цилиндрических колёс методом обката зуборезным долбяком на станке воспроизводится работа цилиндрической зубчатой передачи с параллельными осями.

Выполнить синтез структуры станка для нарезания цилиндрического прямозубого колёса:

Обработанная поверхность.

Эвольвентно-цилиндрическая поверхность (рис. 50).

Вид инструиента и форма его режущей кромки.

Зуборезный долбяк (рис. 51) .

α=6º-7º; γ=5º; a – запас на переточку; m; Zд

Производящие линии и методы формообразования (рис. 52).

прямая (ОПЛ)=>[след] Фs(Пинструмента)

эвольвента (НПЛ)=>[обкат] Фv(ВинструментаВзаготовки)

Схема обработки (рис. 53).

Формообразующие движения.

Исполнительные движения.

Всп2(В6) – качательное движение суппорта для исключения трения долбяка об обработанную поверхность и его заклинивания (отскок), а также для подвода перед началом резания. δ=0,2…0,8 мм – величина отскока.

Всп3(П7) – ускоренный отвод салазок после обработки и их ускоренный подвод перед обработкой.

Всп4(В8) – ускоренное врещение заготовки для выверки её биения.

Всп(П9) – вывод долбяка вверх после завершения обработки колеса с внутренним зубом.

Рабочие органы, несущие инструмент и заготовку.

Ползун (П1)

Шпиндель инструмента (В2)

Шпиндель стола с заготовкой (В3)

Синтез (рис. 54).

Внешняя связь: М→1→iv→2→3→Кд→палец →шатун→ ползун(точка

присоединения ко внутренней связи.

Внутренняя связь: В2→ЧП→4→5→iобк→Р2→6→Р3.

Внешняя связь: М→iv→Р1→is→5.

Внешняя связь: М→1→iv→2→iвр→7→Кд→толкатель→ролик→салазки.

Аналогично Фv(П1).

Анализ структуры станка модели 5122 для нарезания колеса по его кинематической схеме.

1 – 7 совпадают с синтезом.

8. Анализ.

Исполнительное звено (ИЗ): ползун (П1).

Источник двмжения (ИД): Д1.

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта (между

прямолинейными копирами К1,К2)

Органы настройки (ОН) на: С – iv – сменные шкивы.

L – изменение радиуса пальца кривощипа.

«О» - смещение ползуна относительно кулисы.

± - не настраевается, т. к. обработка

осуществляется всегда в одном направлении.

ИЗ: шпиндель инструмента (В2) и шпиндель стола с заготовкой (В3).

Внутренняя связь: В2→90/1→65/44→44/39→60/60→Р1→32/24→iобк→30/50→1/120→В3

Внешняя связь: Д1→iv→70/75→75/70→4/32→is→60/60

ОН: Т – iобк и Р1.

ИЗ: салазки стола.

Внешняя связь: 1) Д1→iv→30/20→iвр→1/30→ходовой винт (t=6мм) →линейка

(уклон 1/5) (клиновая ползушка, кулачок с продольным

перемещением).

2) Гидроцилиндр (ГЦ) →поршень→шток→гайка→винт(t=4мм)

→толкатель→ролик→линейка.

3) ГЦ→поршень→шток→гайка→винт→опоры ходового

винта→салазки.

ОН: С – iвр.

L – упоры У1.

«О» - вручную.

ИЗ: ползун.

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.

Внешняя связь: Д1→iv→Кд→палец→камень кулисы→кулиса→ползун.

ИЗ: суппорт.

Внутренняя связь: ВКП между суппортом и осью стойки.

Внешняя связь: Д1→iv→дисковый кулачок (Кд)→ролик→ось

→корпус→толкатель→система рычагов→суппорт.

ИЗ: салазки стола.

Внешняя связь: ГЦ→поршень→шток→гайка→винт→опора→салазки.

ИЗ: шпиндель стола.

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем стола и салазками.

Внешняя связь: Д2→15/20→32/5→15/24→30/50→1/120→шпиндель стола.

ИЗ: ползун.

Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.

Внешняя связь: Д3→17/34→1/56→электромагнитная муфта 1 (ЭММ1)

→70/75→75/70→кривошипный диск→палец

кривошипа→камень кулисы→ползун.

Специфические устройства и механизмы.

Р1 – реверс с коническими колёсами находится во внутренней связи Фs(В2В3)

и служит для изменения направления вращения движения В3 при

неизменном направлении вращения инструиента В2.

Р2 – реверс с цилиндрическими колёсами, находится во внешней связи

Фs(В2В3). При его переключении оба движения и В2 и В3 изменяют

направление вращения.

Т1 – тормозное устройство, служит для быстрого останова ползуна при

отключении двигателя Д1.

Т2 – аналогично Т1, но останавливает ускоренное вращение стола.

Кривошипно-ползунный механизм

Дисковый кулачок

Линейка с продольным перемещением, задаёт скорость движения врезания

Упор У1 – настройка на путь движения врезания

Фиксирующее устройство (Ф) (рис. 55):

За 1 оборот стола =45 оборотов диска А

Обеспечивает отсчёт одного оборота стола, после чего обработка или

прекращается, если это 1 проход или продолжается, если необходим 2-ой

проход, пока не будет обработан зуб.

Муфта М2 – включает механизм отсчёта

Муфта М1 – выкдючает передачу , движение передаётся замедленно.

При этом происходит врезание П4. По окончании врезания М1

включается и начинается рабочая подача обката с одновременным

включением муфтя М2.

Д4 – привод транспортёра для уборки стружки

10. Кинематическая настройка станка.

1). iv – сменные шкивы

РП: n об. э/двигателя (мин) n дв.ходов ползуна (дв.ходов/мин)

РЦ: Д1 ползун

УКБ: n об.э/двиг.*iv = n об. кривошипного диска = n дв.ходов ползуна

iv = nдв.ход полз./nоб э/дв; ;

ν – скорость резания (м/мин)

Величина перемещения ползуна (мм)

Высота заготовки,

Перебег

2). iобк(дел) – гитара деления

РП: 1/ Zд оборотов долбяка→1/Zзаг оборотов заготовки.

РЦ: шпиндель долбяка→шпиндель стола с заготовкой.

УКБ: 1/Zзаг*120/1*50/30*1/iобк*24/32*33/33*60/60*39/44*44/65*1/90=1/ Zд

ФН: iобк= Zд/Zзаг.

3). is – гитара подач

Орган настройки на скорость для Фs(В2В3). УКБ совпадает с уравнением движения Фs. Под подачей (Sд.кр. (мм/дв.ход)) на зубодолбёжном станке понимают величину поворота долбяка по дуге делительной окружности за один его двойной ход.

is → Sд.кр.

РП: 1дв.ход ползуна → Sд.кр./πmZд оборотов долбяка.

РЦ: ползун → шпиндель долбяка.

УКБ: 1дв.х.*70/75*75/70*4/32*is60/60*60/60*39/44*44/65*1/90=Sд.кр./πmZд

ФН: is=382* Sд.кр./πmZд.

4). iвр – гитара врезания

РП: 1дв.ход ползуна → Sр (мм) радиальногоперемещения салазок стола.

РЦ: ползун → салазки стола.

УКБ: 1дв.х.*30/20*iвр*1/30*6(мм)*1/5=Sр

ФН: iвр=16.7Sр.

Особенности зубодолбёжных станков.

1. В некоторых лёгких и средних станках движение врезания совершается не салазками стола, а суппорт с инструментом. Критерием служит наличие органа настройки на скорость во внешней связи движения врезания. Аналогично, качательные движения (В6) может совершать стол с заготовкой.

2. В качестве привода ползуна может быть не кривошипно-кулисный

(кривошипно-ползунный), а кривошипно-шатунный механизм.последней передачей на ползун может быть зубчатый сектор – рейка.

3. Движение врезания может осуществляться не от кулачка сподольным перемещением (линейки с уклоном), а от передачи винт – гайка, дискового кулачка.

4. Возвратно-поступательное движение П1П5 может осуществляться от прямолинейных копиров, один из которых жёстко связан с червячным колесом, а второй – с ползуном.

5. Для получения косозубого колеса (колеса с винтовым зубом) устанавливают косозубый долбяк (рис. 56,57), которому в процессе возвратно-поступательного движения сообщают дополнительный доворот В10 вокруг его оси.

Вместо Фv(П1) получают Фv(П1В10).

β – угол наклона зуба косозубого колеса (рис. 58).

Pz – шаг винтовой линии зубонарезаемого колеса.

Pz=πmtctgβ; πd=πmtZ;

Pдолб.= πmZд/sinβ;

Pдолб.=PzZд/Z; - по этой формуле выбирают инструмент (шаг сменных

копиров).

Pкопира= Pдолб.=PzZд/Z;

6. При нарезании зубчатых реек вместо Фs(В2В3) берут Фs(В2П3); П3 – поступательное движение рейки.

РП для iобк: 1 об. долбяка → πmZд (мм) перемещения рейки.

7. Если Фs и (или) врезание осуществляются от отдельного (отдельных) двигателя, то подача на станке будет не оборотная, а минутная. РП для is и (или) iвр запишутся как для минутной подачи Sм (мм/мин).

Зубофрезерные станки.

Зубофрезерные станки служат для нарезания цилиндрических колёс внешнего зацепления с прямым и винтовым зубом дисковыми, пальцевыми и червячными модульными фрезами. Профиль зуба колеса получают методом копирования (дисковы и пальцевые фрезы) или методом обката (червячные фрезы), а форму зуба по длине – методом касания. Схема обработки и схема станка, работающего дисковыми и пальцевыми фрезами, аналогичны схемам шлифовального станка. При наличии на зубофрезерном станке с червячной фрезой помимо ходового винта продольного перемещения ходовых винтов радиального и тангециального перемещений, на станке можно нарезать червячные колёса червячными фрезами. А при обработке цилиндрических колёс червячными фрезами (обкат) имитируется работа червячной передачи, в которой роль червяка исполняет червячная фреза. В этом случае РП для червячной передачи: 1 об. червяка → k/Z об. червячного колеса перепишутся: 1 об. червячной фрезы → k/Z об. заготовки или 1 об. заготовки → Z/k об. фрезы. k – число заходов фрезы – условие обката.

Синтез кинематической структуры универсального зубофрезерного станка, работающего червячной фрезой.

А) Прямозубое колесо.

Б) Косозубое колесо.

В) Червячное колесо.

1. Обработанная поверхность.

А) Эвольвентно-цилиндрическая поверхность (рис. 59).

Б) Эвольвентно-винтовая поверхность (рис. 60).

В) Боковая поверхность зуьа червячного колеса (рис. 61).

2. Вид инструмента и форма его режущей кромки (рис. 62,63) .

Чевячная фреза представляет собой червяк, стружечно-винтовые канавки которого обрабатывают заготовку и отводят стружку. Чевячная фреза характеризуется: m, Z, φ – угол подъёма червячно-винтовой нарезки, шаг по нормали Pn=πmn, α=20º.

3. Производящие линии и методы формообразования.

Эвольвента (ОПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз) з - заготовка

Б) (рис. 65) Винтовая линия (НПЛ)=>[касание]=>Фs(ПиВз) и Фv(Ви)

Эвольвента (ОПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз)

В) (рис. 66)Эвольвента (НПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз) и Фs(П5В6)–тангециальное

врезание

Фv(ВиВз) – радиальное врезание.

Форма зуба по длине червячного колеса (ОПЛ)=>[след]=>Фv(ВиВз).

4. Схема обработки.

А) Фv(В1В2) и Фs(П3); ψ – угол наклона суппорта (оси фрезы к горизонту);

ψ=φ; (рис. 67)

Б) Фv(В1В2) и Фs(П3В4); Правая фреза и правая винтовая линия на заготовке.

При одноимённом направлениивинтовыз линий ψ=β-φ, а при разных

направлениях – ψ=β+φ. (рис. 68)

В) 1. Радиальное врезание (рис. 69):

Фv(В1В2); Вр(П7); Всп(П8);

2. Тангециальное врезание (рис. 70):

Фv(В1В2); Фs(П5В6);

Особенности нарезания червячных колёс:

1) Фреза не перемещается вдоль оси заготовки.

2) Форма зуба по длине червячного колеса является ОПЛ и получается методом

следа за счёт движения обката неоьходимого для получения эвольвенты.

3) Тангециальное врезание более точное, чем радиальное за счёт постоянного

межосевого расстояния, плавного врезания фрезы в заготовку заборннным

конусом с последующей калибровкой зуба цилиндрической поверхностью

фрез и равномерного износа зубьев фрезы по всей длине.

А) Фv(В1В2)=Д и Фs(П3);

Б) Фv(В1В2)=Д и Фs(П3В4);

В) 1. Радиальное врезание:

2. Тангециальное врезание:

Фv(В1В2)=Д; Фs(П5В6);

Б) Уст(П8);

Всп1(П9) – ускоренные отвод-подвод фрезы;

Всп2(П10) – периодическое тангециальное перемещение фрезы вдоль своей

оси для равномерного износа режущих зубьев по длине.

7. Рабочие органы станка.

Шипндель инструмента и шпиндель заготовки.

8. Синтез (рис. 71).

Внутренняя связь: В1→1→2→Σ(суммирующий механизм) →iобк→3→4→В2

Внешняя связь: М→iv→2

ОН: Т – iобк

± - не настраивается, т.к. фркза вращается в сторону сбрасывания стружки

Анализ зубофрезерного станка мод.5К32А (рис. 72).

Пункты 1 – 7 смотри выше.

Нарезание косозубого колеса:

ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.

ИД: Д1 (самый мощьный).

Внутренняя связь: В1→68/17→29/29→29/20→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

→iобк(дел)→33/33→35/35→1/96→В2.

Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27.

ОН: Т – iобк(дел),P1.

ИЗ: каретка и шпиндель заготовки (В4).

Внутренняя связь: П3→1/t1→124/1→33/22→iдиф→27/27→1/45→Σ(iΣ=2)→

→58/58→e/f(P1) →iобк(дел)→33/33→35/35→1/96→В4.

Внешняя связь: 1) Предположем, что связь начинается от Д2:

Д2→25/25→36/60→50/45→ (ЭМ2 вкл.)→45/45→33/22 (это не верно, т.к. в данной связи отсутствует орган настройки на скорость is).

2) Д2→25/25→48/48→is→44/44→26/2→33/33

(не верно, т.к. движение от червячного колеса(26) к червяку(2) не может передаваться, потому что эта передача самотормозящаяся).

3) Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

→iобк(дел)→2/26→44/44→is→39/65(ЭМ4 вкл.(Р2)).

ОН: Т – iдиф.

L – упоры.

«О» - упор Н.

ИЗ: салазки стола.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.

Внешняя связь: Д2→25/25→36/60→45/50→34/61→1/36→t2→П8.

ИЗ: каретка.

Внутренняя связь: ПКП между кареткой и направляющими стойки.

Внешняя связь: Д2→25/25→36/60→45/50(ЭМ2 вкл.)→45/45→1/24→t2→П9.

ИЗ: суппорт.

Внутренняя связь: ПКП между суппортом и направяющими каретки.

Внешняя связь: Д3→1/20→1/68→t3→П10.

Нарезание прямозубого колеса:

Фv(В1В2)=Д совпадает с нарезанием косозубого колеса.

ИЗ: каретка.

Внутренняя связь: ПКП между кареткой и направляющими стойки. Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

→iобк(дел)→2/26→44/44→is→50/45(ЭМ2 вкл.)→

→1/24→t1→П3.

L – упоры.

«О» - упор Н.

При нарезании червячных колёс способом радиального врезания Фs→Вр(П7), Фv совпадает с нарезанием косозубого колеса.

ИЗ: салазки стола.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.

Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→

→iобк(дел)→2/26→44/44→is(р)→45/50(ЭМ1 вкл.)→

→34/61→1/36→t2→П7.

ОН: С - is(р).

L – упоры (У2).

«О» - вручную – поводом салазок стола до касания заготовки с фрезой.

При нарезании червячных колёс способом тангециального врезания Фs(П3В4)→ Фs(П5В6). На данном станке этот способ применить нельзя, т.к. нет внутренней связи между тангециальным движением фрезы и доворотом заготовки. ому что эта передача самотормозящяяся

9. Специфические устройства и механизмы.

1) Реверсы:

Р1 – находится во внутренней связи Фv(В1В2), служит для изменения направления вращения движения В2 при использовании фрезы с другим направлением винтовой линии червячной нарезки.

Р2 – находится во внешней связи Фs(П3В4), служит для изменения направления движения Фs (П3 и В4 одновременно), используется для перехода с одного вида фрезерования на другой («попутно – встречное»).

2) Суммирующий механизм – конический дифференциал, служащий для алгебраического суммирования движений В2 и В4 на заготовке, т.е. В2±В4.

3) Муфты и другие специфические устройства.

1) iv – гитара скорости:

РП: n об. э/д Д1 (мин) → nфр (мин) об. фрезы.

РЦ: э/д Д1 → шпиндель фрезы.

УКБ: 1400(мин)*116/234*iv*29/29*29/29*29/29*17/68=nфр (мин)

ФН: iv=nфр /174; nфр =1000V/(πdфр )

2) iобк(дел) – гитара обката (деления):

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*1/iобк*f/e*58/58*1Σ*27/27*29/29*29/29*17/68=Z/k

ФН: iобк=24*k/Z*f/e; f/e=1, если Z

f/e=2, если Z>161.

3) iдиф – гитара дифференциала:

РП: 1 об. заготовки → Pz (мм) относительного перемещения фрезы и заготовки.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*1/iобк*f/e*58/58*1/2Σ*45/1*27/27*1/iдиф*22/33*

*1/24*10(мм)=Pz(мм)

ФН: iдиф=600*f/e*1/Pz; Pz=πmZ/sinβ – шаг винтовой линии

зубонарезаемого колеса.

iдиф=7,957747sinβ/mk;

4) is – гитара подач (т.к подача осуществляется от одного двигателя, то подача будет оборотная)

РП: 1 об. заготовки → Sпр (мм) продольного перемещения фрезы вдоль оси

заготовки.

РЦ: шпиндель заготовки → каретка.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*2/26*44/44*is*39/65*50/45*45/45*1/24*

*10(мм)=Sпр(мм)

ФН: is=0,49Sпр.

РЦ: э/д Д2 → салазки стола.

УКБ: 1430(мин)*25/25*36/60*45/50(ЭМ1 вкл.)*34/61*1/36*10(мм)=Sп8(мм/мин).

ФН: Sп8=120(мм/мин).

6) Всп1(П9):

РЦ: э/д Д2 → каретка.

УКБ: 1430(мин)*25/25*36/60*45/50(ЭМ2 вкл.)*1/24*10(мм)=Sп9(мм/мин).

ФН: Sп9=400(мм/мин).

7) Всп2(П10):

РЦ: э/д Д3 → суппорт.

УКБ: 1400(мин)*1/20*1/65*1,5(мм)=Sп10(мм/мин).

ФН: Sп10=1,7(мм/мин).

8) is(р) – радиальная гитара подач (для П7):

РП: 1 об. заготовки → Sр (мм) радиального перемещения салазок стола.

РЦ: шпиндель → заготовки салазки стола.

УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*2/26*44/44*is(р)39/65*45/50*34/61*1/36*10(мм)=

ФН: is(р)=1,62Sр.

Если на кинематической схеме показанно два вертикально расположенных винта, то винт, который находится ближе к оси фрезы предназначен для тангециального перемещения фрезы, а тот, который дальше – для прольного перемещения фрезы.

Найти органы настройки (ОН) на траекторию (Т) для Фv (iобк(дел)) и Фs (iдиф) во внутренних связях.

Найти ОН на скорость (С) во внешней связи Фv (iv).

Предположить, что на станке оборотная подача,следовательно, между шпинделем заготовки и исполнительным звеном (ИЗ), совершающим движение П3 (или П5), должна быть цепь с незадействованным ранее ОН. Если такая цепь существует, то наше предположение правильное – это is в виде ГСЗК или КП, и подача действительно оборотная. В этом случае Фv и Фs идут от одного э/д. Если такой цепи нет, то мы неправы, подача будет минутная, а Фs будет осуществляться от отдельного двигателя. ОН is будет между этим отдельным э/д и точкой присоединения ко внутренней связи.

Зубофрезерный станок мод. (рис. 73)

4. Схема обработки.

5. Все формообразующие движения.

Фv(В1В2)=Д; Фs(П3В4);

6. Все исполнительные движения.

8. Анализ.

ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.

Внутренняя связь: В1→100/25→30/26→78/62→62/135→Σ(iΣ=1)→28/28→

→63/48→28/28→iобк(дел)→1/84→В2.

Внешняя связь: Д1→iv(механический вариатор)→129/200→78/62.

ОН: Т – iобк(дел) (всегда во внутренней связи).

С – iv (всегда во внешней связи).

± - не настраивается, т.к. стружка падает вниз.

ИЗ: шпиндель заготовки и салазки стола.

Внутренняя связь: П3→1/2π→45/45→50/2→iдиф→72/72→72/54→2/50→Σ(iΣ=2)→

→28/28→63/48→28/28→iобк(дел) →1/84→В4.

Внешняя связь: Д2→90/125→22/22→3/33→is(КП (Zкп=24)) →70/70→

→Р1(53/40→40/53)→28/28→2/50.

ОН: Т – iдиф.

L – упоры.

«О» - один из упоров, обеспечивающих настройку на путь.

ИЗ: салазки стола.

Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими стойки.

Внешняя связь: Д2→90/125→60/60→Р1(53/40→40/53) →28/28→2/50→

→45/45→2π→салазки(П9).

ИЗ: суппорт.

Внутренняя связь: ПКП между суппортом и направяющими гильзы (это деталь, которая перемещается радиально).

Внешняя связь: ГЦ3→поршень→шток→реечная передача→47/23→42/42→

→io(осевое врезание) →27/30→1/35→64/36→28/32→π→гайка→суппорт.

10. Кинематическая настройка станка (КНС).

РП: n об. э/д Д1 (мин) → nфр (мин) об. фрезы.

РЦ: э/д Д1 → шпиндель фрезы.

УКБ: 1400(мин)*iv*129/200*26/30*25/100=nфр (мин).

ФН: iv=nфр /200.

2) iобк(дел):

РП: 1 об. заготовки ↔ Z/k об. фрезы.

РЦ: шпиндель заготовки → шпиндель фрезы.

УКБ: 1об.заг.*84/1*1/iобк*28/28*48/63*28/28*1*135/62*62/78*26/30*25/100= =

Z/k об. фр.

ФН: iобк=24*k/Z.

РП: 1 об. заготовки ↔ Pz (мм) продольного перемещения салазок стола.

РЦ: шпиндель заготовки → салазки стола.

УКБ: 1об.заг.*84/2*iобк*28/28*48/63*28/28*1/3*50/2*54/72*72/72*1/iдиф*

*2/50*45/45*2π(мм)= Pz(мм)=πmZ/sinβ.

ФН: iдиф=2sinβ/mk.

РП: n об. э/д Д2 (мин) → Sп (мм/мин).

РЦ: э/д Д2 → салазки.

УКБ: 2840(об/мин)*90/125*22/22*3/33*28/80*25/70*25/70*28/80*36/72*

*70/70*53/53*28/28*2/50*45/45*2π(мм)=Sпmin (мм/мин).

2840(об/мин)*90/125*22/22*3/33*54/54*1(ЭМ1 вкл.)*54/54*54/54*70/70*53/53*28/28*2/50*45/45*2π(мм)=Sпmax (мм/мин).

ФН: Sпmin =0,36 (мм/мин).

Sпmax =47 (мм/мин).

Бездифференциальная настройка станка.

Существуют станки, в которых отсутствует дифференциальная цепь, суммирующий механизм, гитара дифференциала или их отключают от работы (например, с помощью муфт или путём съёма колёс в гитаре дифференциала). В этом случае суммирование движений В2 и В4 при нарезании косозубых колёс или В2 и В6 при нарезании чарвячных колёс тангециальным врезанием осуществляют не кинематически с помощью суммирующего механизма, а математически за счёт настройки гитары обката.

ФН для iобк:

1об.заг.→Pz и ∆n об.заг.→Sп =>

=> ∆n об.заг.=Sп/Pz – дополнительный доворот заготовки для получения

винтовой линии при относительном перемещении

фрезы и заготовки на Sп (мм).

1об.заг.→Z/k об.фр. и Sп/Pz об.заг.→∆n об.фр. =>

=> ∆n об.фр.=Z/k*Sп/Pz – дополнительный поворот фрезы для получения

винтовой линии.

Итог : 1об.заг.→(Z/k±Z/k*Sп/Pz) об.фр.

РП для iобк:

«минус» - одноимённое направление

винтовых линий на фрезе и на заготовке.

При нарезании червячного колеса способом тангециального врезания при дифференциальной настройке РП для iтанг: 1 об.заг.→πmZ (мм) перемещения фрезы вдоль своей оси. Для бездифференциальной настройки iтанг нет, РП для iобк:

Достоинства бездифференциальной настройки по сравнению с дифференциальной:

Более простая структура и кинематика станка;

Более высокая точность обработки за счёт коротких и жёсиких цепей.

Недостаток бездифференциальной настройки по сравнению с дифференциальной:

Сложность наладки и переналадки станка при изменении величины подачи (при

переходе от черновой обработки к чистовой или при переходе к нарезанию

сопряжённого колеса).

Область применения бездифференциальной настройки: крупносерийное и массовое

производство.

Зубофрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ).

Особенности:

Согласование через ЧПУ нескольких движений.

Управление пятью и более координатами, в том числе одновременно некоторыми из них.

Упорощение переналадки и настройки станка за счёт ввода с пульта управления ркжимов резания, параметров инструмента и изделия, величин перемещений основных и вспомогательных движений, межосевых расстояний и т.д.

Повышение точности обработки за счёт коротких и жёстких цепей.

Повышение производительности за счёт упрощения переналадки и настройки станка (смотри пункт №3) и автоматизации цикла обработки.

Автоматизация цикла обработки за счёт отсутствия ручной настройки, а также за счёт автоматической смены инструмента и заготовки на зубообрабатывающих модулях.

Существуют два вида структур зубофрезерных станков с ЧПУ:

С ведущей координатой.

Без ведущей координаты.

С ведущей координатой (рис. 74):

В схеме с ведущей координатой задающим является вращение фрезы, т.е. координата В – ведущая, а от неё зависят все остальные координаты перещени я и координата вращения заготовки С. Это удобно, т.к. скорость вращения фрезы в процессе обработки может меняться.

2. Без ведущей координаты:

Скорости и перемещения по всем координатам одинаковым образом управляются от системы ЧПУ, и важно обеспечить стабильность этих скоростей и перемещений.

Структура зубофрезерного станка без ведущей координаты (рис. 75):

На упрощённой схеме не показаны приводы перемещений по координатам X и Y.

1,2,3 – преобразователи сигнала устройства ЧПУ (УЧПУ) в сигналы управления приводами (по координатам B,C,Z соответственно).

4 – блок урпавления приводами (БУП).

5 – суммирующий усилитель (СУ).

6 – импульсно-аналоговяй преобразователь (ИАП).

7 – фазовый дискриминатор (ФД).

8 – микропроцесосор (МП).

Для обеспечения стабильности скоростей и перемещений информация (на примере вращения фрезы и заготовки) об фактическом положении фрезы и заготовки должна постоянно сравниваться. Для этого на ФД должны поступать сигналы от датчиков фрезы и заготовки приведённые к сопоставимому виду. Для этого в МП происходит пересчёт сигнала fфрезы в зависимости от вида обработки и параметров изделия и инструмента. После сравнения fзаготовки и fкорректирующее в ФД ИАП выдаёт корректирующий сигнал Uк, который в СУ складывается с путевым сигналом Us (Uк±Us), и через преобразователь сигнала 3 подаётся на привод координаты С в виде fс.

М – коэффециент зависящий от вида обработки:

1) М=Z/k – при нарезании прямозубых колёс, червячных колёс радиальным

врезанием, колёс с конусным и бочкообразным зубом.

2) М=Z/k(1±Sпz/Pz) – при нарезании косозубых колёс.

3) М=Z/k(1±Sтy/ πmZ)=(πmZ±Sтy)/πmk – при нарезании червячеых колёс

тангециальным врезанием.

Задачи УЧПУ :

1. Согласование перемещений по соответствующим координатам в зависимости от вида обработки:

а) по В,C и Z – при нарезании цилиндрических колёс.

б) по B,C и X – при нарезании червячных колёс радиальным врезанием.

в) по B,C и Y – при нарезании червячных колёс тангециальным врезанием.

г) по B,C,X и Y – при нарезании колёс конусным (рис. 76) и бочкообразным зубом (рис. 77).

Ккон=Spx/Sпz;

Spx=ρ(Sпz)=ρ(Rб);

Определение частот управления приводами по соответствующим координатам.

Например при нарезании косозубого колеса:

(для ведущей координаты)

fc=кс/кв*iв/ic*(πmk/(πmZ±Sпzsinβ))fв;

fz=iв/кв*∆z/Sпz*k/Z*fв;

fв=кв/iв*nф/60;

∆z=izPxbz/(кzN); bz – шаг ходового винта по координате Z.

При нарезании колеса с конусным зубом:

fx=ккон*∆z/∆x*fz;

fв,fx,fc,fz – частоты управления приводами соответствующих координат.

Кв,кс,кz – разрешающая способность датчиков, т.е. количество импульсов

посылаемых в УЧПУ за один оборот роторов этих датчиков.

Iв,ic,iz – передаточные отношения цепей приводов соответствующих координат

в направлении от датчиков к исполнительным звеньям.

∆z,∆x – дискретности по соответствующим координатам, т.е. величины

перемещения исполнительных звеньев за один импульс (за каждый

импульс) пришедший от УЧПУ на двигатели.

N – коэффециент умножения в УЧПУ для уменьшения дискретности (т.е. для

повышения точности).

Анализ кинематической схемы зубофрезерного станка с ЧПУ.

Особенность структуры станка – здесь нет гитары обката и гитары дифференциала, являющимися органами настройки на траекторию, т.е. цепи между взаимосвязанными движениями В1 и В2 и т.д. разомкнуты. Настройка станка будет безгитарной. Все двигатели регулируемые.

10. Кинематическая настройка станка (КНС).

1) Главный привод вращения фрезы по координате В.

УКБ: nмв*148/202*29/29*29/29*20/80=nфрезы(фр)

nфр=0,183nмв

nмв=fв(имп/с)*60(с/мин)/ (кв(имп/об)*N) [об/мин] имп – импульс.

Nфр(мин)/60(с/мин)*80/20*72/50*2500(имп/об)=fв

fв=240nфр [Гц] nфр =1000V/(πdфр )

2) Цепь радиальной подачи (координата X).

УКБ: nмx*3/30*10(мм/об)=Spx(мм/мин)

Spx=nмx (мм/мин)

nM x=fx*60/(250(имп)*N=4)*3/30*10=Spx

fx=50/3*Spx [Гц]

∆x=1имп/(250(имп/об)*4)*3/30*10(мм/об)=0,001(мм)

3) Цепь тангециального перемещения суппорта (координата Y).

УКБ: nмy*45/24*4/36*81/27*4/25*10(мм)=Sтy

Sтy=nмy (мм/мин) – минутная подача.

За 1 оборот заготовки для получения эвольвенты фреза совершает Z/k оборотов и за этоже время фреза перемещается вдоль своей оси на Sтy.

Найдём время 1 оборота заготовки (Т):

УКБ: Z/k(об.фрезы)*80/20*72/50*2500(имп/об)/fв(имп/с)=Т1об.заг.

Sтy(мм/об)*1/10*25/4*27/81*36/4*24/45*2500(имп/об)/fy(имп/с)=Т1об.заг.

Приравниваем левые части уравнений и находим fy:

fy=25/144*k/Z*Sтy*fв [Гц]

Sтy – оборотная подача.

∆y=1имп/(2500имп*4)*45/24*4/36*81/27*4/25*10=0.0001(мм)

4) Цепь продольного перемещения каретки (координат Z).

УКБ: nмz*3/30*10(мм/об)=Sпz(мм/мин)

Sпz=nмz(мм/мин)

За 1 оборот стола фреза совершает Z/k оборотов и за этоже время каретка перемещается на Sпz.

Z/k об.фрезы*80/20*72/50*2500/fB*3/30*10=SПZ

fZ=25/44*k/Z*SПZ*fB

∆z=1/(2500*4)*3/30*10=0.0001мм

5)Цепь обката.

nMC=30/40*35/35*1/96=nЗАГ(С); nC=nMC/128

Так как за один оборот фрезы заготовка совершает Z/k оборотов, то

УКБ: 1об.фрезы*80/20*72/50*2500/fB*fC/3600*30/40*35/35*1/96=Z/k

fCП=32*k/Z*fB при нарезании прямозубого колеса.

При нарезании косозубых колёс:

fC′ - частота, обеспечивающая дополнительный доворот заготовки для

получения винтовой линии.

УКБ для fCK:

1об.заготовки*96/1*35/35*40/40*3600/ fCK* fB*50/72*20/80=(πmz±Sпz+ѕіnβ)/πmκ

При нарезании червячных колёс радиальным врезанием частота управления приводом координаты С:

fCЧР= fCП=32*k/Z*fB (Гц)

При нарезании червячных колёс тангенциальным врезанием:

fCЧТ= fCП± fC′′, где fC′′ - частота управления, обеспечивающая

дополнительный доворот на 1 оборот за время

перемещения фрезы вдоль своей оси на величину

перемещения длины делительной окружности πmz

fCЧТ=(32* πmκ)/(πmz± Sтy)* fB, где Sтy(мм/об) – оборотная подача.

Особенности зубодолбёжных станков с ЧПУ.

Структурная схема зубодолбёжного станка с ЧПУ(рис. 79):

«С» - ведущая координата.

1). Цепь главного привода.

nMП*іП=nдв.ходов

(fП*60)/Kп*N*іП= nдв.ходов

nдв.ходов=1000*V/2*l

fП=CП*nдв.ходов

2). Цепь ведущей координаты С

nС=Sдолб.круг. (мм/дв.ход)/ πmzд (мм)* n(дв.ходов/мин)

(fС*60)/Kс*N*іС= nС

3). Цепь обката Фs(В2В3)

1/Zд→1/Zзаг оборотов заготовки

Найдём время поворота на 1 зуб долбяка и заготовки

1/Zд(об.долбяка)*1/іС* Kс(имп/об)*1/ fС(имп/с)=Тд (с)

1/Zзаг*іД*Kд*1/ fД=Тзаг (с)

Так как Тд= Тзаг, то:

fД= Kд/ Kс*іС/іД*Zд/ Zзаг* fС

4). Цепь радиального врезания X:

nMX*іX*Px=Sпх (мм/мин)

(fX*60)/Kx*N*іС* Px = Sпх

∆x =1/(Kx*N)*іX*Px

5). Цепь установочного движения Z:

Аналогично координате Х.

6). При нарезании косозубых колёс устанавливают сменные винтовые копиры

Ркоп=Рдолб=Рзаг=Zд/Zзаг Рзаг=πmz/ѕіnβ

Особенности станков с ЧПУ.

Кажое исполнительное звено имеет свой источник жвижения.

Внутренняя связь сложного движения становится комбинированной, то есть состоит из участков с механическими и немеханическими связями.

Внешняя связь простого исполнительного движения можент располагаться внутри внутренней связи сложного исполнительного движения.

Отсутствуют органы ручной настройки на соответствующие параметры. Вся настройка заложена в управляющей программе.

Зуборезные станки

Служат для нарезания конических колёс с прямым и дуговым (круговым, винтовым, криволинейным) зубом. Профиль зуба конического колеса характеризуется, а форма зуба по длине зависит от формы зуба по длине плоского производящего колеса (рис. 80).

φ – половина угла при вершине начального конуса.

γ – угол ножки зуба

zпл=, - числа зубьев сопряжённых конических колёс, находящихся в зацеплении.

Zпл=/sinφ1=/ sinφ2

Для каждой пары конических колёс существует своё плоское колесо. В процессе обработки конического колеса методом обката имитируется зацепление двух конических колёс, одним из которых является заготовка, а другое плоское (воображаемое) производящее колесо, роль которого на станке играет люлька. При этом на станке воспроизводится зацепление конического колеса с одним зубом плосковершинного при нарезании колёс с дуговым резцовой головкой или имитируется зацепление с одной впадиной, образованной двумя соседними половинками зубьев этого плоского колеса при нарезании прямозубых колёс зуборезными резцами.

Прямозубое колесо нарезается зуборезными резцами (рис. 81,82).

Эвольвента (НПЛ) – [обкат]=Фs(ВзагВл)

Прямая (ОПЛ) - [след]= Фv(П1)

Фs(В2В3) – согласованное вращение люльки и заготовки

Д(В4) – деление, поворот заготовки на 1 зуб

Всп(П5) – отвод/подвод заготовки

Всп(В6) – возврат люльки в исходное положение

Дуговой зуб (рис. 83).

Дуга (ОПЛ) - [след]= Фv(В1)

Эвольвента (НПЛ) – [обкат]=Фs(В2В3)

Так как шпиндель и заготовка участвуют в двух двух движениях В2 и В4, то кинематическая группа Фs и Д должны соединятся между собой по одному из трёх способов:

Параллельному

Последовательному

Смешанному

1). Параллельный (рис. 86):

При параллельном способе соединения КГ Фs и Д деление на шпинделе

заготовки осуществляется в процессе реверса движения обката Фs(В2В3) после завершения обработки очередного зуба. Реверс Р находится во внешней цепи Фs, управляется от барабана-автомата и меняет направление вращения и В2 и В3 одновременно. При этом от БА в работу включается цепь деления, которая даёт дополнительный доворот заготовки через суммирующий механизм. 3-я функция БА – отвод и подвод П5.

Все зуборезные станки работают в цикловом режиме. За время цикла понимается время обработки одного зуба (резцами) или впадины (резцовой головкой), поэтому подача на станке называется цикловой и измеряется в единцах времени (с).

tц=tр+tвсп(х.х)

tр – время рабочего хода (профилирования зуба)

tвсп(х.х) – вспомогательное время (возврата люльки в исходное полодение)

Всё управление цикла осуществляет распределительный вал БА (РВ БА). За 1 цикл РВ БА совершает 1 оборот. Настройка на скорость Фs(В2В3) осуществляется при помощи гитары подач is:

РП: 1 об. РВ БА→nм/60* tц об. э/дв.

Так как tвсп(х.х)≠ tр, то более правильно переписать РП для is:

δρ°/360 об. РВ→ nм/60* tр об. э/дв.

δρ° - угол профиля БА соответсвующий времени tр.

Настройка на путь Фs(В2В3) осуществляется при помощи гитары качания люльки для параллельного способа соединения Фs и Д. В этом случае Фs и Д происходят одновременно.

Фs(Всп) Д(В4)

При параллельном способе соединения деление Д(В4) осуществляется в процессе реверсирования обката (В2В3). При этом в процессе возврата люльки в исходное положение В6 заготовка осуществляет поворот В4 на один зуб, то есть поворачивается на 1/zзаг оборотов заготовки, поэтому РП для гитары деления iдел, осуществляющую настройку Д(В4) на путь, запишутся так:

n оборотов отсчётного звена (делительного диска)→ 1/zзаг оборотов заготовки

РП для iкл: δρ°/360 об. РВ→θр°/360 оборотов люльки

θр°- угол поворота люльки для формирования полного профиля зуба.

Анализ кинематической схемы зуборезного станка модели 5А27С4

Шпиндель резцовой головки В1 и шпиндель заготовки В2.

ИЗ: Шпиндель резцовой головки

ИД: Э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем резцовой головки и корпусом

Внешняя связь: Э/дв.Д1→12/41→45/45→iv→27/27→23/30→23/30→55/43→

→24/24→17/17→17/91→шпиндель резцовой головки

ИЗ: Шпиндель заготовки В2 и люлька В3.

ИД: Э/дв. Д1

Внутренняя связь: В2→120/1→1/ iдел→20/40→25/25→26/26→26/26→1(Σ)→

→1/ iобк→32/16→1/300→В3

Внешняя связь: Д1→12/41→ is→14/37→30/30→20/40(Р1)→ iкл→42/42-

точка присоединения

ОН: Т – iобк

«О» - вручную через вращение ведущего вала iобк.

ИЗ: Шпиндель заготовки В4

ИД: э/дв. Д1

делительной бабки.

Внешняя связь: Д1→12/42→is→14/37→28/32→21/60→20/77→

мальтийский механизм (ведущий – поводковый диск – 4-х

пазовый мальтийский крест)→58/29→2(Σ)→26/26→26/26→

→25/25→40/20→ iдел→1/120→В4

ОН: С - нет

ИЗ: салзки делительной бабки

ИД: РВ БА→ ГЦ

Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины

Внешняя связь: РВ БА→ ролик→толкатель→ГЦ→поршень→шток

→рычаг→салазки

8.5 Всп(В6):

ИЗ: люлька

ИД: э/дв. Д1

Внешняя связь: Д1→68/28(М1 вкл.)→46/62→30/30→14/37→48/48→ iкл→

→42/42→32/16→1/300→В6

РП: n м (мин ) об.э/дв.→n р.г. (мин ) об. резцовой головки или

n м (мин ) об.э/дв.→n(дв.ходов/мин) дв.ходов суппортов с

резцами

РЦ: Д1→ шпиндель резцовой головки

УКБ: 1440*12/41*45/45*iv…= nр.г.

ФН: iv= nр.г./59

РП: 1/z пл об. люльки→1/z заг оборотов заготовки

РЦ: люлька→шпиндель заготовки

УКБ: 1/zпл*300/1*16/32*iобк*26/26*26/26*25/25*40/20*iдел*1/120=1/zзаг

ФН: iобк= zпл/75

РП: n об.отсчёчного звена→1/z заг оборотов заготовки

РЦ: отсчётное звено→ шпиндель заготовки

УКБ: 1 об.*2/4*58/29*2*26/26*26/26*25/25*40/40*iдел*1/120=1/zзаг

ФН: iдел=30/ zзаг

2). Смешанный способ (рис. 87).

Структура зуборезного станка, работающего по смешанному способу соединения (параллельно-последовательное) КГ Фs и Д.

При смешанном способе соединения КГ на базе более простого двмжения Д попеременно то возникает, то исчезает движение Фs. При смешанном способе соединения Фs и Д после обработки одного зуба (впадины) реверсирует только люлька В6, а заготовка продолжает вращаться в ту же сторону и за время цикла tц поворачивается на zi/zзаг оборотов заготовки, где

zi – число зубьев, пропускаемых на заготовке между двумя последними циклами обработки, zi – число целое, достаточно большое, чтобы успеть полностью спрофилировать зуб и не имеющее общих множителей с zзаг.

Для этого реверс должен располагаться не во внешней цепи Фs (как в параллельном способе), а во внутренней между точкой присоединения к внешней связи ко внутренней и люлькой. Обычно для этого используетя специальный реверс (в виде составного зубчатого колеса, имеющего внутри замкнутый вырезанный контур, составленный из зубчатых секторов наружного и внутреннего зацепления).

Ведущее колесо совершает непрерывное вращение в одном направлении, составное колесо вращается то в одну, то в другую сторону. Если zведущ зацепляется с сектором имеющим внутренние зубья, то составное колесо будет вращаться в ту же сторону и совершать рабочий ход, а переход внутреннего колеса на наружное зацепление обеспечит более быстрый вспомогательный ход. За tц колесо обойдёт полный фигурный контур составного колеса. Поскольку за tц заготовка поворачивается на zi , а БА совершает 1 оборот, то БА будет выполнять роль отсчётного звена в цепи деления и РП для iдел запишутся:

1 об. РВ БА→ zi/zзаг об. заготовки

РП для других органов настройки такие же как и для параллельного способа соединения.

Структура смешанного способа:

Д(В4) Всп(В6)

8. Анализ КГ.

ИЗ: ползуны с суппортами

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ПКП между ползунами и направляющими люльки

Внешняя связь: Д1→15/48→31/30→iv→30/72→кривошипный механизм→

→шатун→система рычагов→рычаг→ползуны(П1)

± - реверс Р1 (чаще всего его нет)

L - изменением радиуса пальца кривошипа

«О» - вручную (смещением суппортов относительно ползунов)

8.2 Фs(В2В3):

ИЗ: люлька (В3) и шпиндель заготовки (В2)

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: В2→120/1→30/30→29/29→1/iдел→26/26→26/26→26/26→

→60/75→23/23→16/32→14/224→252/21→iобк→30/30→

Внешняя связь: Д1→15/48→is→34/68→42/56→44/96→96/64→64/60→

→60/44→23/23 – точка присоединения

ОН: Т – iобк

± - нет, обработка ведётся всегда в одну сторону

L – выбор zi (iобк и iдел)

«О» - вручную

ИЗ: шпиндель заготовки

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между шпинделем заготовки и корпусом

делительной бабки

Внешняя связь: Д1→15/48→ is→34/68→42/56→44/44→23/23→75/60→

→26/26→26/26→26/26→ iдел→30/30→1/120→В4

ОН: С - нет (т.к. is уже задействован в Фs)

L - iдел (zi)

ИЗ: салазки делительной бабки

Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины

Внешняя связь: ГЦ→поршень→шток→салазки

ИЗ: люлька

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: ВКП между люлькой и направляющими передней бабки

Внешняя связь: Д1→15/48→52/88→42/56→44/44→16/32→14/224→

→252/21→iобк→30/30→1/135→В6

РП: n об. э/дв. (мин )→n резцов (мин ) дв.ходов ползуна с резцами

РЦ: э/дв. Д1→ползуны

УКБ: 2900(мин)*15/48*31/30*iv*30/72=n дв.ходов ползуна (число об.

кривошипного диска)

ФН: iv= n дв.ходов/390=1000V/(2L*390)

РП: 1/z пл об. люльки→1/z заг об. заготовки

РЦ: люлька→шпиндель заготовки

УКБ: 1/zпл об. люльки*135/1*30/30*1/ iобк*21/252*224/14*32/16*23/23*

*75/60*26/26*26/26*26/26* iдел*1/120=1/zзаг

ФН: iобк=7.5* zi/zпл

РП: 1об. БА→ z i /z заг об. заготовки

РЦ: РВ БА→ шпиндель заготовки

УКБ: 1 об. РВ*66/2*64/44*23/23*75/60*26/26*26/26*26/26* iдел*1/120=

ФН: iдел=2* zi/zзаг

РП: δρ°/360 об. РВ БА→ n м /60* t р об. э/дв.

РЦ: БА→Д1

ФН: is=0.24*δρ°/ tр

Особенности обработки конических колёс.

Конические колёса с прямым зубом можно нарезать двумя дисковыми фрезами (резцовыми головками) большого диаметра: Дфр>>Дзаг (рис. 88)

Оси фрез не перемещаются вдоль зуба по длине.

При шлифовании конических колёс с прямым зубом используют дисковые шлифовальные круги, которые устанавливают на ползуны и перемещают в процессе обработки вдоль зуба по длине.

Фv(В1) – вращение круга

Фs(П2) – перемещение ползунов

При шлифовании конических колёс с дуговым зубом используют чашечный шлифовальный круг (рис. 89).

Затыловочные станки

Служат для затылования задних поверхностей дисковых, модульных и цилиндрических фрез с прямым и винтовым зубом, резьбовых гребёнок, цилиндрических и конических червячных фрез, метчиков и плашек.

Рассмотрим структуру станка для затылования цилиндрической червячной фрезы.

Zт, m,Dфр, τ,Τ (Т>> τ)

Для получения винтовой линии:

Архимедова спираль: Ф(В1П2П3)

Для получения сложной пространственной кривой необходимо сложное 3-х элементарное движение Ф(В1П2П3).

Архимедова спираль на винтовой линии (НПЛ)→[след]→Ф(В1П2П3)

Профиль зуба (ОПЛ)→[копирование]→Ф – нет

Структкра станка (рис. 92):

Кулачок (рис. 93): abc – рабочий профиль кулачка (П2) выполнен по

архимедовой спирали.

ca – нерабочий участок профиля для получения отскока (П4)

hк – высота профиля кулачка. Кулачки сменные.

Всп(П4) Д(В1П3)

abc – рабочий участок, выполняется по Архимедовой спирали (П2)

ca – нерабочий участок (для отскока – П4)

С помощью кулачка реализуется смешанный способ соединения кинематических групп Фv и Д. Кулачок служит специальным реверсом во внутренней связи Фv и одновременно служит отсчётным звеном во внешней связи движения деления, так как за один его оборот (если число рабочих участков к=1) происходит полный цикл обработки зуба. Кулачок – орган настройки на траекторию движения Фv, так как его рабочий участок выполнен по спирали Архимеда, которая должна быть получена на заготовке. Поэтому внешняя связь движения Д(В1П3) будет разветвлённой:

2→iдел→3→кулачок В2

Фv(В1П2П3)→ Фv(В1П2В3)

Z – число зубьев на торце (число стружечных канавок на фрезе)

Zв – число зубьев на 1 полном витке червячной нарезки фрезы

D – диаметр фрезы

τ – шаг червячно-винтовой нарезки

Τ – шаг стружечной канавки

β – угол наклона канавки

Zв > Z Zв = Z+Zд, Zд – добавочное число зубьев для затылования их на

полном витке (c, d)

1 зуб – дуга a1a2

Zд – дуга ed Zд=ed/a1a2

a1a2=τ*tanβ tanβ= πD/Τ

Zв= Z+Zд= Z+ Zτ/ Τ= Z(1+τ/ Τ)

РП для iдел:

1 об. заготовки→ Zв/к двойных ходов резца (затыловочного

суппорта)

к – число рабочих участков на кулачке

РП для iвинт:

1 об. заготовки→ τ (мм) продольного перемещения резца

n об. э/дв. (мин)→ n фрезы (мин) об. заготовки (фреза является

заготовкой)

iдел=f (Z,τ,Τ) => переделываем станок в станок с дифференциальной настройкой, вводим суммирующий механизм. Структура станка с дифференциальной настройкой (рис. 95):

Фv(В1П2П3)→ Фv(В1П2В3)→ Фv(В1В2’В2”В3)

РП для iдел:

1 об. заготовки→ Z/к оборотов кулачка iдел=f (Z)

РП для iдиф:

1 об. заготовки→ Z/к*τ/ Τ оборотов кулачка iдиф=f (Τ)

Получили структуру станка с дифференциальной настройкой, введя в неё iвинт.

iвинт=f (τ)

Анализ структуры станка

Фv(В1П2П3) → Фv(В1В2’В2”В3) В2=В2’+В2”

Всп(П5) – для возврата в исходное положение.

8.1 Фv(В1В2’В2”В3)

ИЗ: шпиндель заготовки (В1)

затыловочный суппорт (П2)

продольный суппорт (П3)

ИД: э/дв. Д1

Внутренняя связь: 1). В1→102/17→1/iп→56/46→46/56→45/45→45/45(Р1)→

→ iвинт→ходовой винт t=12мм→гайка→П3

2). В1→102/17→1/iп→50/40→48/48→48/36→Σ(i=1/2)→

→ iдел→26/26→к1(В2’)

3). В1→102/17→1/iп→56/46→46/56→45/45→45/45(Р1)→

→ iвинт→48/36→42/42→ iдиф→2/24→ Σ(i=1/2)→

→ iдел→26/26→к1(В2”)

Внешняя связь: Д1→28/42→iкс→46/56 – точка присоединения

ОН: Т - iдел, iдиф, iвинт, кулачок, Р1(для правой или левой нарезки на фрезе).

С - коробка скоростей

«О» - вручную

ИЗ: шпиндель фрезы и каретка.

ИД: э/дв. Д1.

Внутренняя связь: В1→(102/17→1/iп→56/46→46/56 или 56/56)→45/45→

→45/45(Р1)→iвинт→ходовой винт t=12мм→гайка→каретка(П3)

Внешняя связь: 1) Д1→28/42→iv→46/56.

2) Д1→28/42→…→iдиф→кулачок.

3) Д1→…→iдел→кулачок.

ИЗ: салазки затыловочного суппорта.

Внутренняя связь: ПКП между салазками суппорта и направляющими

Внешняя связь: ГЦ2→ролик→кулачок.

В станке есть звено увеличения шага (ЗУШ). Которое служит для увеличения шага нарезаемой, скорости продольной подачи, а также ипользования для затылования фрез с большим шагом червячной нарезки (τ >50мм).

ФН: iвинт=τ/72*iп

без ЗУШ: УКБ: 1*56/56*45/45*iвинт*12=τ (мм)

ФН: iвинт=τ/12

РП: 1об.заг → Z/k*τ/T об.кулачка

РЦ: шпиндель → кулачок

с ЗУШ: УКБ: 1*102/17*1/iп*56/46*46/56*45/45*iвинт*48/36*42/42*iдиф*2/24*

*1/2*iдел*26/26=Z/k*τ/T

ФН: iдиф=887.143/Т

без ЗУШ: УКБ: 1*56/56*45/45*iвинт*48/36*42/42*iдиф*2/24*1/2*iдел*26/26=

ФН: iдиф=1080*iп /Т

М8 – обгонная муфта отключает вращение кулачка при реверсе В1П3.

Если нет суммирующего механизма, то для iдел РП: 1 об.заг → Zв/k об.кулачка

Технико-экономические показатели качества (ТЭП) и критерии работоспособности (КР).

Точность.

Производитьность.

Надёжность.

Экономическая эффективность.

Соблюдение требований безопасности.

Уровень автоматизации станка.

Гибкость.

Соблюдение требований эргономики.

Соблюдение эстетики.

Патентоспособность.

Материалоёмкость.

Технологичность.

Точность и производительность являются самыми важными показателями. Чем выше точность, тем ниже производительность. Увеличение надёжности приводит к увеличению точности и производительности. Повышение уровня автоматизации понижает надёжность, но повышает точность и производительность.

Критерии работоспособности (КР):

Начальная точность.

Жёсткость.

Виброустойчивость.

Износостойкость.

Теплостойкость.

Прочность.

Все критерии влияют на точность. Прочность влияет ещё и на надёжность.

Отличие ТЭП от КР состоит в том, что ТЭП являются условиями, которые выдвигает потребитель, а КР обеспечивают выполнение этих условий.

Технико-экономические показатели качества (ТЭП):

1.Точность .

Точность характерезуется способностью станка обеспечить заданные размеры, форму, взаимные положения и шероховатость обработанных поверхностей. О точности станка судят по погрешности обработки.

Виды погрешностей:

Геометрические.

Погрешности формообразования.

Динамические.

Погрешности позиционирования.

Кинематические.

Технологические.

Геометрические погрешности – погрешности образованные неточным перемещением исполнительных звеньев (даже без обработки) и отклонениями формы и взаимного расположения поверхностей узлов и деталей станка. К геометрическим погрешностям относятся:

Погрешности изготовления и сборки (рис. 96):

lт – торцевое биение оправки.

lр – радиальное биение оправки.

lос – осевое биение оправки.

Температурные деформации (рис. 97):

δt – температурная погрешность.

Q – тепло.

δt ≤ (30…70)% от δΣ

Упругие деформации: (рис. 98):

Погрешности формообразования – погрешности, которые вызваны отклонениями, возникающими в настройке станка и в результате схемы обработки, реализуемой на этом станке. К погрешностям формообразования относятся:

Погрешности настройки (рис. 99):

Погрешности интерполяции:

Интерполятор – устройство в УЧПУ, которое рассчитывает и реализует перемещение исполнительного звена по произвольной траектории, заданной опорными точками. Интерполятор бывает линейный (рис. 100) и линейно-круговой (рис. 101) .

Погрешность схемы обработки (рис. 102):

δf – неснятый припуск (выступ).

Динамические погрешности бывают:

Параметрические (рис. 103,104): δ – деформация колец подшипника.

φ – угол поворота.

Когда шарик находится под нагрузкой непосредственно

(как показано на рисунке 103).

Вынужденные (рис. 105): Дисбаланс вращающейся детали, центр масс

которой не совпадает с осью вращения.

Автоколебания (рис. 106): А – амплитуда.

f – частота.

Кинематические погрешности – погрешности, которые связанны с отклонениями действительных передаточных отношений на станке от заданных в результате изготовления, особенно на зубо- и резьбообрабатывающих станках.

Погрешности позиционирования – погрешности, которые связанны с отклонением действительного положения исполнительного звена от заданного. Отклонение зависит от привода, измерительной системы, типа датчиков обратной связи по положению и места их установки. На погрешности позиционирования влияют зазоры в подвижных узлах и ошибки при измерении. Постоянные (на которые можно влиять, и они стабильно повторяются) и переменные (малопредсказуемые - трение, зазоры) составляющие.

Технологические погрешности – погрешности, которые связанны с закреплением и установкой на станке заготовки и инструмента.

Закрепление (рис. 107): α2 – разворот приспособления на станке.

Установка (рис. 108): α1 – разворот детали при её закреплении на

приспособлении.

1 – Заготовка.

2 – Приспособление.

3 – Штифты.

Существуют нормы точности для всех станков, в которых указанны допустимые погрешности, которые зависят от размера станка и от его класса точности.

2. Производительность .

Производительность – это способность станка выпускать изделия при условии выполнения заданной точности в течении определённого периода в единицу времени.

Разновидности производительности:

Штучная : Q=Τ0/Τц, Τ0 – годовой фонд времени

Τц – время цикла tр+tв

tр – время обработки резанием

tв – вспомогательное время на все действия, не

совмещённые с процессом обработки

Годовая программа выпуска:

ηтu=tр/(tр+Σtс)0.73 (ЧПУ)

ηu= tр/(tр+Σtп)0.06 – коэффициент использования станка

Σtп – суммарные потери времени

Σtп=Σtс+Σtоп

Σtс – время на ремонт, переналадку, установку и т.д.

Σtоп – время, обусловленное организационными причинами

Технологическая :

Если tв=0, то Qт=1/tр

Формообразования :

Шлифование

Пути повышения производительности:

Сокращение tр, увеличение скорости резания, увеличение суммарной длины режущих кромок, уменьшение tв за счёт автоматизации, повышение ηтu,ηu.

3.Надёжность.

Надёжность – это свойство станка обеспечивать производительность и точность в заданных пределах в течении определённого периода времени при условиях технического обслуживания, ремонта, правильном хранении и эксплуатации.

Проказатели надёжности:

Безотказность – способность станка выпускать годные изделия непрерывно до

первого отказа (нарушение работоспособности).

Если N0 – испытанные элементы, а N – исправные элементы, то отказавшие

Q(t)= Nот/ N0 – вероятность отказа

P(t)=1-Q(t)=N/N0 – вероятность безотказной работы

PΣст(t)=ПPi(t) – вероятность работы станка как сложившейся системы,

состоящей из i–тых элементов.

Долговечность – способность сохранять работоспособность в условиях

технического обслуживания и ремонта до наступления

предельного состояния (до капитального ремонта).

Ремонтопригодность – способность предупреждённого обнаружения и

устранения неисправностей.

4.Экономическая эффективность.

Обобщённый показатель, учитывающий производительность обработки на станках и одновременно суммарные затраты на обработку деталей.

Е=N/ΣЗ→max ΣЗ – суммарные произведённые затраты на годовую

программу выпуска N.

Если N=const, то ΣЗ→min.

Из двух станков при одинаковой программе выпуска эффективней тот, у которого ΣЗ→min.

∆З=ΣЗ1-ΣЗ2>0, ΣЗ2- лучше.

5.Соблюдение требований безопасности.

ГОСТ 12.2.009-80

Быстродвижущиеся механизмы должны иметь ограждение. Быстровращающиеся детали должны иметь защитный кожух или экран. Уровень шума до 85 дБ.

6.Уровень автоматизации.

Характеризуется коэффициентом автоматизации а=Тавт/Тц

Тавт – время автоматической работы.

При а→1 уровень автоматизации выше.

7.Гибкость.

Это способность станка к переналадке на выпуск новых изделий при минимальных затратах.

Показатели гибкости:

Универсальность – способность к переналадке без модернизации станка.

Характеризуется серийностью: S=N/U

U – номенклатура обрабатываемых на станке изделий.

Чем выше U и меньше N, тем более универсален станок.

Переналаживаемость – способность к переналадке на выпуск новой партии при

минимальных затратах.

nср=N/P Р – число партии

nср – средний размер партии

U≤P≤N nср2 – оптимальный размер партии, требующий минимальных затрат

на 2-ом станке.

nср1 – оптимальный размер партии на 1-ом станке

1 – затраты на переналадку

2 – затраты на хранение

3 – суммарные затраты

Соблюдение требований эргономики.

Заключается в требованиях по инженерной психологии и антропометрии.

Соблюдение эстетики.

Это современные нормы, художественное конструирование, дизайн.

Патентоспособность.

Это способность станка, отдельных его частей, механизмов представлять из себя изобретение (патент), т.е. иметь защиту.

Патентная чистота – показатель, который показывает, что этот станок не

попадает под действие другого патента.

Материалоёмкость.

G – масса станка

Р – мощность привода главного движения

Технологичность.

Это способность проектировать, изготавливать, собирать станок и отдельные его узлы с минимальными затратами.

Выполнение станком служебного назначения

Минимальная себестоимость

Критерии работоспособности.

1. Начальная точность – характеризуется назначением допусков на детали и

сборочные единицы, а также соблюдением выполнения

этих требований в процессе изготовления и сборки.

В процессе эксплуатации начальная точность уменьшается, зависит от

исходных геометрических и кинематических погрешностей.

2. Жёсткост ь – способность оказывать сопротивление возникающим деформациям (перемещениям под действием приложенной нагрузки).

Линейная жёсткость j=F/δ

F – сила действующая.

δ – перемещение.

Угловая жёсткость j=М/φ

М – крутящий момент.

φ – угол поворота.

Податливость – величина обратная жёсткости С=1/j ; См =1/jм ;

Податливость – перемещение под действием единичной силы.

Но наибольшее влияние на жёсткость станка как системы оказывают стыки между его частями. Стыки могут быть подвижными (направляющие) и неподвижными.

Жёсткость зависит от геометрии (формы и размеров), компановки, расположения узлов и деталей станка (рис. 110).

1 – шпиндельный узел (ШУ).

2 – шпиндельная бабка (ШБ).

3 – стойка.

4 – основание.

5 – салазки стола.

6 – поворотный стол.

7 – приспособление.

j1 - жёсткость ШУ.

j2 - жёсткость стыка между ШБ и направляющими стойки.

j3 - жёсткость стойки.

j4 - жёсткость стыка между стойкой и направляющими станины.

j5 и j6 - жёсткость стыка между салазками и направляющими сианины.

j7 - жёсткость стыка между поворотным столом и направляющими салазок.

j8 - жёсткость поворотного стола, приспособления и стыка между ними.

1/j∑ = при последнем соединении при последовательном соединении базовых деталей.

j∑ = - при параллельнои соединении.

С∑ = - при последовательном соединеии.

1/С∑ = - при параллельном соединении.

Для оценки суммарной жёсткости стаека нужно составить баланс податливостей, т.е. определить вклад каждого элемента в общую суммарную жёсткость.

j∑см imin и С∑см imin , то в балансе податливостей нужно найти «слабое» звено и повысить его жёсткость.

Пути повышения жёсткости:

1) Создание предварительного натяга в соединениях с качением (подшипниках, направляющих).

2) Уменьшение числа элементов и стыков и повышение качества изготовления стыков.

3) Рациональная форма деталей и их ориентация в пространстве.

Система координат в станках с ЧПУ.

(кроме зубообрабатывающих стнаков)

ИСО Р – 841 – стандарт.

Для инструмента:

Положительное направление – инструмент отходит от заготовки.

Z – ось главного движения.

X – всегда горизонтальна.

Используют правую систему координат:

X,Y,Z – главные оси (первичные).

U,V,W – оси параллельные осям X,Y,Z (вторичные).

P,Q,R – третичные оси.

A,B,C – повороты вокруг осей X,Y,Z, соответственно.

Положительное направление поворота – направление по часовой стрелки, если смотреть вдоль оси.

Заготовка перемещается и поворачивается вдоль тех же осей, но положительное направление противоположно инструменту, а оси имеют обозначение X’,Y’,Z’.

3. Виброустойчивость – способность системы противодействовать возникновению или усилению вибрации (колебания), а также сохранять работоспособность в заданных пределах, если вибрации находятся в заданных пределах.

Виды колебаний: вынужденные, параметрические, автоколебания.

Пути повышения виброустойчивости:

1) Повышение жёсткости.

2) Перераспределение и уменьшение массы узлов и деталей внутри станка.

3) Повышение демпфирования (гашение вибраций) за счёт:

Использования новых материалов;

Использования направляющих скольжения и гидростатических направляющих.

4. Износостойкость – способность системы противодействовать изнашиванию, т.е. разрушению в подвижных соединениях в следствии трения, которое приводит к снижению КПД, нагреву, снижению точности, увеличению шума.

Характеристика износостойкости – давление Р=F/S;

Пути повышения износостойкости:

1) Использование соединений с качением,

2) Использование соединений с жидкостной, полужидкостной и газовой (воздушной) смазками.

3) Использование антифрикционных материалов (текстолит).

5. Прочность – способность системы сопротивляться разрушению или поломкам.

Виды разрушений:

Хрупкие (в маловязких материалах при действии ударных нагрузок (цанговые зажимы)).

Усталостные (при действии циклических нагрузок (в подшипниках, зубчатых колёсах, валах)).

Пластические деформации (в деталях из вязких материалов (искривление валов, осадка пружин, обмятие шпонок)).

Характеристика прочности – напряжение σ.

F → δ(упругая деформация) => жёсткость.

F → Р(давление) => износостойкость.

F → σ(напряжение) => прочность.

6. Теплостойкость – способность системы противодействовать температурным воздействиям.

Источники тепловых воздействий:

Внутренние (э/д, обмотки, трение,гидравлика).

Внешние (солнце, отопление).

Потери точности под действием тепла бывают:

1) Равномерный нагрев (рис. 111):

∆t = t2°-t1° ∆L – линейное расширение.

∆L=L*ε*∆t ε – коэффициент линейного расширения.

2) Неравномерный нагрев: (рис. 112)

3) Инерционный нагрев (рис. 113):

δt °=δ0(1-e) – закон температурных изменений станка при его равномерной

τ→ ∞ => δt °→ δ0

α – коэффициент, зависящий от теплопроводности, теплоёмкости, формы и размеров деталей.

1 – равномерная работа станка.

2 - неравномерная работа станка.

Пути повышения теплостойкости:

1) Использование новых материалов (полимербетонов).

2) Создание осесимметричных узлов.

3) Использование смазки и охлаждения.

4) Применение материалов с низким α.

машиностроительного завода подразделяется на ряд...

Проектирование машиностроительного производства (4)

Реферат >>

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ по дисциплине "Проектирование машиностроительного производства" . Пояснительная записка Введение. Машиностроение... и агрегатных станков, прогрессивного кузнечнопрессового оборудования , автоматических линий. Снижается удельная металлоемкость...

План машиностроительного производства

Курсовая работа >> Промышленность, производство

Функционирования цеха 12. Общая характеристика машиностроительного производства Список использованной литературы Введение Курсовая... одного оборудования к другому; То – основное (машинное) время; 12. Общая характеристика машиностроительного производства Для...

Проектирование машиностроительного производства (5)

Реферат >> Промышленность, производство

Главная > Лекция

Лекция

«Технологическое оборудование машиностроительного производства»

Металлорежущие станки можно подразделить по ряду признаков. По степени универсальности их делят на универсальные, специализированные и специальные. Универсальные станки предназначаются для обработки сходных по конфигурации деталей, размеры которых могут изменяться в широких пределах. При этом на них выполняются самые разнообразные операции. Например, на универсальных токарных станках можно производить обработку наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей, нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Специализированные станки используются для выполнения более узкого круга операций. Например, для фрезерования шпонок (шпоночно-фрезерные станки), фрезерования шлицев (шлицефрезерные станки). На специальных станках обрабатывают детали одного типоразмера. К этим станкам можно отнести станок для нарезания зубчатых реек и др. По своему устройству металлорежущие станки подразделяются на автоматические и полуавтоматические. Автоматическим станком (автоматом) называется станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подаче материала на станок и контролю обрабатываемых деталей. Полуавтоматическим станком (полуавтоматом) называется автоматический станок, в котором часть движений не автоматизирована. В большинстве случаев эти движения, связанные с загрузкой заготовок и снятием обработанных деталей. Металлорежущим станком с ЧПУ называется станок, управляемый с помощью вычислительных устройств от программы управления, на которую нанесена вся необходимая информация по обработке детали (последовательность обработки, величины перемещений рабочего органа, режимы обработки и т.д.). В соответствии с заданной программой управления станок осуществляет все рабочие и вспомогательные движения рабочего органа для выполнения заданного технологического процесса обработки детали. Промышленный робот (автоматический манипулятор с программным управлением) является автоматической машиной (стационарной или передвижной), состоящей из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Гибкая производственная система (ГПС) - это совокупность (в равных сочетаниях) оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных моделей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени (возможность реализации "безлюдной технологии"), обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах их характеристик (в зависимости от серийности производства и других факторов). Гибкий производственный модуль представляет гибкую производственную систему, состоящую из единицы технологического оборудования, снащенную автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующую, осуществляющую многократные циклы и имеющую возможность встраивания в систему более высокого уровня. Роботизированный технологический комплекс - это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. На базе перечисленных технических средств могут быть реализованы гибкие производственные системы. Гибкие производственные системы по организационным признакам могут подразделяться на гибкие автоматизированные участки и гибкие автоматизированные цехи. Наибольшее внимание уделяется гибким автоматизированным участкам, которые представляют собой гибкую производственную систему, состоящую из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления, функционирующую по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования. "Безлюдное" (программируемое) производство является новым видом производства и характеризуется малым участием человека в производственном процессе и наличием преимущественно автоматического оборудования и промышленных роботов. Для данного производства коэффициент автоматизации K а →1. Под K а понимается отношение объема информации, получаемой и обрабатываемой автоматическими системами производства, к полному объему информации, необходимой для выполнения технологического процесса. Для функционирования "безлюдного" производства в течение длительного времени, например смены, требуется наличие адаптивных технологических и роботизированных систем, диагностических цепей и высокая надежность работы оборудования и систем управления. Имеются сообщения о создании так называемых квазибезлюдных производств , в которых число рабочих по сравнению с традиционным производством уменьшалось в 10-15 раз. Под программным управлением обычно понимается управление с помощью систем, обеспечивающих быстрый переход на любую программу работы путем набора ее или записи условным кодом на программо-носителе, с помощью которого она вводится в станок. В качестве носителя программы могут использоваться штекерные панели, перфоленты, магнитные ленты и др. Таким образом, системы программного управления обеспечивают быструю переналаживаемость и требуемую универсальность. Системы программного управления металлорежущим оборудованием можно подразделять на два основных класса: цикловые (или программно-путевого управления); с числовым управлением. Цикловая система программного управления (ЦСПУ) характеризуется полным или частичным программированием цикла работы станка и режима обработки. Перемещение использованных элементов регулируется расстановкой передвижных упоров. ЦСПУ является переходной от системы управления с помощью упоров к системам числового программного управления (СЧПУ). Иногда ее называют системной программно-путевого управления. Программа управления в ЦСПУ может вводиться от программо-носителя (перфоленты, перфокарты) или набираться с помощью соответствующих переключателей. Станки с ЦСПУ отличаются простой системой управления, не требуют высококвалифицированного обслуживающего персонала, обладают большей производительностью, чем универсальные станки. Однако они имеют меньшие технологические возможности, чем станки с числовым управлением. Для их переналадки на новый вид деталей затрачивается большее время, чем при числовом управлении. Это время складывается из времени заданий новой программы и времени размерной настройки кулачков, путевых переключателей. Поэтому их разумно использовать при обработке простых деталей с длительностью обработки партии не менее смены Примеры станков с ЦСПУ - токарно-револьверный 1А341Ц вертикально-фрезерный 6530Ц и др.Цикловая система управления состоит из следующих устройств: задания и ввода программы, управления, исполнительного устройства, контроля окончания отработки этапа программы. Принцип работы ЦСПУ заключается в следующем. Устройство задания и ввода программы снабжает систему программного управления информацией о цикле. Оно состоит из блока задания программы (обычно штекерная панель) и блока поэтапного ввода программы (обычно шаговый искатель или релейная счетная схема). Устройство управления обеспечивает управление исполнительными элементами, перемещающими рабочие органы станка. Схему устройства управления довольно часто выполняют на электромагнитных реле. Исполнительное устройство обеспечивает отработку заданных программной команд и состоит из исполнительных элементов и рабочих органов станка Устройство контроля окончания отработки этапа программы контролирует окончание предыдущего этапа программы и подает команду на переключение на следующий этап (Окончание отработки этапа программы может контролироваться переключателями, реле времени, реле давления и т.п.). Под системой числовою программного управления (СЧПУ) станком понимается совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления ЧПУ. Система ЧПУ характеризуется чаще всего программированием цикла, режимов обработки и путем перемещения рабочих органов станка. При этом вся необходимая информация представляется не в виде кулачков, копиров и упоров, а в виде последовательности букв и чисел, нанесенных в закодированном виде (алфавитно-цифровом коде) на программо-носитель. Системы ЧПУ можно классифицировать по ряду признаков. Для нас наибольшее значение имеет их деление по следующим трем признакам:

по степени совершенства и функциональным возможностям; по виду движения исполнительных механизмов станка, определяемого геометрической информацией в программе, по числу потоков информации.

По степени совершенства и функциональным возможностям системы ЧПУ делятся на следующие типы: NC (Numerical control) числовое программное управление (ЧПУ) обработкой на станке по программе, заданной в алфавитно-цифровом коде. Эти системы работают по "жесткой логике". Ввод программы в них, как правило, осуществляется с перфоленты; HNC (Hand NC) разновидность системы ЧПУ с ручным заданием программы с пульта устройства (на клавишах, переключателях и т.п.); SNC (Speiher NC) или MNC (Memory NС) разновидность системы ЧПУ, имеющая память для хранения всей управляющей программы; CNC (Computer NC) автономная система ЧПУ станка, содержащая ЭВМ процессор; DNC (Direct NC) - система для управления группой станков от ЭВМ, осуществляющей хранение программ и распределение их по запросам от устройства управления станком (у станков могут быть установлены устройства типа NC, SNC, CNС); Основной частью системы числового программного управления является устройство ЧПУ, относящиеся к тому же типу, что и система. Устройство ЧПУ типа NC и HNC имеют постоянную структуру, а устройство ЧПУ типа SNC и CNC - переменную. Устройства ЧПУ типа SNC и CNC являются более совершенными. Они строятся на основе микро ЭВМ (типа CNC) или микропроцессоров. Их основные алгоритмы работы задаются программно и могут изменяться для различных применений. В них можно формировать нестандартные циклы обработки, что существенно упрощает подготовку и редактирование программы. Среди имеющихся в настоящее время систем ЧПУ можно встретить все приведенные выше типы систем (Таблица 1.1).

Таблица 1.1

Краткий перечень устройств, оснащенных разными типами систем

Тип системы ЧПУ	Модель устройства, тип участка	Станки, для управления которыми система предназначена
		Токарные станки с автоматической сменой режущего инструмента
	Устройство на базе микро ЭВМ "Электроника НЦ-31»	Токарные станки в условиях мелкосерийного и индивидуального производства
	Н331М с модулями памяти	Фрезерные станки с автоматической сменой режущего инструмента
		Многооперационные станки
	Автоматизированный участок типа АСК-10	Группа многооперационных станков

По виду движения исполнительных механизмов станка, определяемого геометрической информацией в программе, системы ЧПУ подразделяются на позиционные, контурные, комбинированные и централизованные. Позиционная система ЧПУ - это система, обеспечивающая установку рабочего органа станка в позицию, заданную программой управления станком, чаще всего без обработки перемещения рабочего органа станка. Эти системы применяются для управления станками сверлильно-расточной группы. Контурная система ЧПУ представляет собой систему, которая обеспечивает автоматическое перемещение рабочего органа станка по траектории и с контурной скоростью, заданными программой управления станком. Основной особенностью контурных систем является наличие в каждый отдельный момент времени функциональной зависимости между скоростями перемещения рабочих органов станка по координатным осям. Контурные системы по сравнению с позиционными отличаются большей сложностью и стоимостью. Они в настоящее время являются более распространенными по сравнению с другими и используются чаще всего для управления токарными, фрезерными и другими станками при обработке деталей сложного профиля. Контурные системы подразделяются на несколько разновидностей новейшей из них, появившейся в конце 70-х годов, является оперативная система ЧПУ, построенная на базе современных ЭВМ. В оперативной системе ЧПУ расчет управляющей программы по минимальному объему исходных данных осуществляется на рабочем месте. Эти системы эффективно используются для управления металлорежущими станками при обработке упрощенной геометрической формы. Комбинированная система ЧПУ включает в себя контурные и позиционные системы. Используются в основном для управления многооперационными станками (обрабатывающими центрами). Автоматизированная система централизованного управления - это комплекс металлорежущего оборудования с ЧПУ, связанный единой автоматизированной транспортно-накопительной (транспортноскладской) системой и управляемой от ЭВМ. Эта система используется для управления автоматизированными участками (например, типа АСВ-20, АСВ-21, АСК-10 и др.). В ней можно выделить несколько более простых систем. Одна из них предназначена для управления группой станков с ЧПУ, осуществляющих механическую обработку деталей. Эта система называется системой группового управления, или системой прямого ЧПУ станками, или системой ЧПУ типа DNC. По числу потоков информации системы ЧПУ подразделяются на разомкнутые, замкнутые, самонастраивающиеся (адаптивные). Разомкнутые системы ЧПУ (называемые также импульсно-шаговые) характеризуются только одними потоками информации, направляемым от программы управления к рабочему органу станка Перемещения рабочего органа станка при этом не контролируются и не составляются с перемещениями, заданными программой. Достоинствами таких систем является отсутствие цепей обратной связи, простота конструкции, наличие надежных и быстроходных шаговых двигателей и передачи "винт - гайки - качения", обеспечивающих достаточно высокую точность перемещения рабочего органа станка. Эти системы являются наиболее распространенными и применяются для управления металлорежущими станками малых и средних размеров. Замкнутые системы ЧПУ характеризуются двумя потоками информации: один поток поступает от программы управления, а второй - от датчика обратной связи. Наличие обратной связи позволяет сопоставлять фактическую обработку программы с заданной и устранять возникающее рассогласование. Эти устройства по сравнению с разомкнутыми обеспечивают высокую точность обработки, но являются более сложными и дорогами. Они применяются. Для управления металлорежущими станками средних и крупных размеров. Самонастраивающиеся (адаптивные) системы , могут приспосабливаться к изменению внешних условий и являются наиболее прогрессивными. Они имеют помимо основного дополнительные потоки информации, позволяющие корректировать процесс обработки с учетом деформации системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь) и ряда случайных факторов, таких, как затупление режущего инструмента, колебание припуска и твердости заготовки и др. Эти системы появились в 70-е годы и в настоящее время используются для управления обычными металлорежущими станками и станками с ЧПУ. В последнем случае они могут работать как в сочетании с разомкнутыми, так и замкнутыми системами ЧПУ. В конце 70-х годов была предложена другая классификация систем ЧПУ, в соответствии с которой они подразделяются на:

функциональные - для управления автоматическими станками и автоматическими линиями; оперативные - для управления токарными, фрезерными, шлифовальными станками, используемыми для обработки деталей упрощенного профиля; продукционные - для управления токарными, карусельными и фрезерно-расточными продукционными станками; уникальные - для управления уникальными станками.

Гибкие производственные системы.

Перед всеми отраслями материального производства поставлена важная задача - повышение производительности труда и экономия трудовых ресурсов. Это основная цель ускорения НТП в машиностроении, это и главный показатель достигнутого технического и организационного уровня производства. Резкое расширение номенклатуры и увеличение сложности машиностроительной продукции привели к тому, что преобладающим типом машиностроительного производства становится не массовое (крупносерийное), а мелкосерийное многономенклатурное производство сложных, непрерывно обновляемых объектов производства.Комплексная автоматизация мелкосерийного многономенклатурного производства, основанная на широком применении микропроцессорной техники и ЭВМ для непрерывного управления ТП, оборудованием и производством в целом - это есть автоматизированное производство с гибко-пространственной технологией. ГПС первого поколения создавались на базе многооперационных станков типа обрабатывающий центр . ГПС представляет собой сложную систему организационно-техническую, состоящую из основных и вспомогательных компонентов и за основу построения принят блочно-модульный принцип. Первичной единицей комплексирования при создании ГПС принят гибкий производственный модуль (ГПМ). Модули подразделяются на основные, производящие определенную продукцию или вид информации (станочные, технологической подготовки и управления ТП), и вспомогательные (транспортно-накопительная система, склад...). Из основных и вспомогательных ГПМ комплектуются гибкие автоматизированные линии (ГАЛ), участки (ГАУ), цеха (ГАЦ). Основными критериями их эффективности использования являются:

увеличение соотношения производительность / стоимость; увеличение доли технологических процессов (по машиноемкости и трудоемкости), охваченных гибким производством, по отношению к технологическим процессам базового вида производства.

Для дальнейшего развития ГПС требуется:

снижение затрат и расширение масштабов производства ГПМ и других компонентов за счет повышения их технологичности, унификации и ограничения числа подобных ГПМ; совершенствование процессов создания ГПМ, ГАУ, ГАЛ и ГАЦ на основе применения систем САПР, блочно-модульного построения; обеспечение совместимости основных и вспомогательных ГПМ, элементов оборудования, программного обеспечения путем стандартизации регламентирующих конструктивных решений, габаритных и стыковочных размеров и т.д.; повышение надежности их компонентов и структурных единиц ГПС; совместное использование оборудования для создания участков с предметно-подетальной специализацией; обеспечение возможности использования в новых разработках существующих устройств; расширение области применения и увеличение доли ГПМ, ГАУ и ГАЛ в различных технологических переходах; снижение требований к уровню специальной подготовки к квалификации операторов и обслуживающего персонала.

Функционирование ГПС второго поколения даст возможность мобильно осуществлять перенастройку оборудования и технологии на изготовление новой партии деталей различной номенклатуры в пределах определенных конструктивно-технологических групп деталей и технологических возможностей оборудования. Снижение времени перенастройки позволит свести к минимуму времени простоев оборудования при смене или модификации объектов производства В зависимости от структурного уровня производства ГПС может состоять из следующих основных и вспомогательных компонентов:

на уровне завода - из автоматизированных цехов основного и вспомогательного производства, системы автоматизированного проектирования, интегрированной системы планирования, управления и обеспечения производства, интегрированной системы автоматизации технологической подготовки производства и из автоматизированной системы технического обслуживания и ремонта оборудования, транспортной и складской системы; на уровне цеха - из автоматизированных участков, комплексов и линий основного производства, автоматизированной системы управления и обеспечения, автоматизированных участков технологической подготовки производства, автоматизированных участков комплектования, транспортирования и складирования, участков технического обслуживания оборудования, участков удаления отходов производства; на уровне участка, комплекса, линии - из ГПМ на базе основного технологического оборудования, автоматизированной системы управления технологическими процессами и оборудованием, модулей подготовки производства, систем инструментообеспечения, обеспечения заготовками, материалами, оснасткой, обслуживания и обеспечения работы оборудования, удаления отходов производства

Автоматизированные участки технологической подготовки производства ГПС должны включать в себя: автоматизированные рабочие места технологов с системами автоматизированного проектирования технологии и управляющих программ для оборудования и автоматизированные места конструкторов по проектированию инструмента и оснастки, а также модули, технологического оборудования для изготовления и отладки средств оснащения производства. АСУТП гибкого автоматизированного участка, линии, цеха, состоит из модулей программного обеспечения" и комплекса технических средств ЭВМ и управляющих машин. Высокая гибкость рассматриваемых автоматизированных производств, т.е. способность к быстрой перестройке и переналадке при полном или частичном изменении объекта производства обеспечивается факторами:

связь всех производственных модулей на базе автоматического технологического оборудования в единый производственный комплекс с помощью автоматизированной системы управления

технологическими процессами и оборудованием;

блочно-модульный состав всех основных и вспомогательных

компонентов;

максимальное использование технологических возможностей

оборудования;

унификацию программного обеспечения; применение систем автоматического проектирования основных

элементов и средств подготовки управления и обеспечения производства;

программируемость технологии основных и вспомогательных процессов; возможность выявления неисправностей оборудования с помощью средств вычислительной техники и замены вышедших из строя элементов новыми исправными унифицированными.

Мобильность производства обеспечивается свободной планировкой оборудования, принудительной синхронизацией его работы, осуществляемой системой управления связью всех модулей технологического оборудования через автоматические накопители.ГПС требует:

создания малооперативной программируемой технологии основных и вспомогательных процессов, а также процессов управления

информацией,

пересмотра состава и структуры труда, категории его сложности и

оценки с учетом того, что инженерный труд в ГПС становится составной, неотъемлемой и определяющей частью основного производственного процесса;

нового более высокого, уровня технологического проектирования

производства;

создания НПО для обеспечения технологического проектирования, разработки, серийного тиражирования и внедрения программных средств, серийного производства всех компонентов ГПС; повышение качества и надежности функционирования всех компонентов ГПС.

Создание ГПС не означает использование полностью безлюдной технологии, должен быть персонал на операциях контроля, комплектования, общего наблюдения за ходом производства, но производительность должна быть выше в 5-6 раз при 2-3 сменной работе производства. В ГПС люди освобождаются от тяжелых, вредных и монотонных работ (по загрузке, транспортированию). Т.О. ГПС второго поколения представляют собой организационно-техническую историческую производственную систему, позволяющую в мелкосерийном многономенклатурном производстве использовать принципы массового специализированного производства и специфичные методы автоматизации основных и вспомогательных производственных процессов, а также информационных процессов управления обеспечения.

1. Программа вступительных испытаний (междисциплинарного экзамена) для поступающих в магистратуру по направлению 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

   Программа

   Для поступления в магистратуру по направлению 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» абитуриент должен иметь знания по следующим дидактическим единицам:

2. 2. Аннотации программ дисциплин направления 151900 2Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» Аннотация дисциплины «Иностранный язык» Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет

   Документ

   Специфика артикуляции звуков. Лексический минимум в объеме 4 учебных лексических единиц общего и терминологического характера. Понятие дифференциации лексики по сферам применения.

3. Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств общая характеристика основной образовательной программы (ооп) (2)

   Документ

   Подготовка бакалавров по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» проводится в рамках профилей «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и «Конструкторско-технологическое

4. Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств общая характеристика основной образовательной программы (ооп) (1)

   Документ

   Подготовка бакалавров по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» проводится в рамках профиля «Технология машиностроения».

5. Программа вступительных испытаний в магистратуру по направлению подготовки магистра 151900 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

   Программа

   Лица, поступающие в магистратуру не по профилю полученного ранее образования, проходят вступительные испытания в форме письменного комплексного экзамена по данному направлению.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлорежущих станков и инструментов

ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Программа, методические указания и задания контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальности 120100 "Технология машиностроения" (в том числе сокращенные сроки обучения)

Составитель С.А. Рябов

Утверждены на заседании кафедры Протокол №4 от 19.04.00

Протокол №2 от 27.10.00

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2002

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования механосборочного производства в машиностроении. Развитие станкостроения и рациональное использование современных станков с числовым управлением, микропроцессорами и манипуляторами в значительной степени предопределяет производительность труда в различных отраслях машиностроения. Студенты должны уметь проводить наладку и настройку станков, подготавливать управляющие программы, разрабатывать алгоритмы управления, проектировать универсальные, специализированные и специальные станки и принадлежности к ним. Они должны уметь пользоваться современными средствами вычислительной техники при конструировании, расчете и исследовании станков, автоматических линий и гибких станочных систем. Студенты также должны уметь проводить испытания станков, знать основы исследований станков, методы и технологии ремонта и восстановления узлов и деталей металлорежущих станков.

Изучение дисциплины базируется на фундаментальных знаниях в области математики, физики, вычислительной техники, материаловедения, сопротивления материалов, теоретической механики, теории резания металлов, деталей машин, транспортных и загрузочных устройств.

Рабочая программа составлена согласно учебному плану Минвуза РСФСР специальности 120100 "Технология машиностроения", типовой программе дисциплины "Металлорежущие станки и промышленные роботы" Государственного Комитета СССР по народному образованию для студентов высших учебных заведений по специальности 120100 "Технология машиностроения", утвержденным Учебно-методическим объединением по специальностям автоматизированного машиностроительного производства 21 февраля 1989 года, методическим указаниям и заданиям на контрольные работы по дисциплине "Металлорежущие станки и промышленные роботы", разработанным в ВЗМИ в 1987 году.

2. ВЫПИСКА ИЗ УЧЕБНОГО ПЛАНА

Изучение дисциплины "Оборудование машиностроительного производства" студентами заочного отделения специальности 120100 "Технология машиностроения" предусматривается в 4 семестре, в течение которого изучается первый раздел дисциплины, по которому выполняют контрольные работы N 1, 2 и сдают экзамен.

3. ПРОГРАММА КУРСА

3.1. Основные характеристики и кинематика металлорежущего оборудования и промышленных роботов

Введение. Общие сведения о станках. Исторический обзор развития отечественного и зарубежного станкостроения. Перспективы развития отечественного станкостроения .

Тема 1. Классификация станков Основные термины и определения. Классификация станков по

технологическому назначению и видам обработки. Классификация по универсальности и точности обработки. Размерные ряды станков. Тех- нико-экономические показатели станков .

Тема 2. Движения в станках Методы образования поверхностей при обработке на станках.

Формообразующие движения. Кинематическая структура станков. Размещение гитар настройки в структуре формообразующей части станка. Методика анализа кинематической структуры станка. Принципы кинематической настройки .

Тема 3. Кинематика станков Структура и кинематика резьбообрабатывающих и затыловочных

станков. Структура зубообрабатывающих станков для цилиндрических и для конических зубчатых колес. Зубошлифовальные станки .

Тема 4. Станки для обработки тел вращения Токарные станки с ручным и с числовым программным управ-

лением и их технологические разновидности. Токарно-револьверные и токарно-карусельные станки. Токарные одношпиндельные и многошпиндельные автоматы .

Тема 5. Станки для обработки призматических деталей Станки фрезерной группы и их основные разновидности. Свер-

лильные и расточные станки. Многооперационные станки с ЧПУ. Агрегатные станки для обработки корпусных деталей. Станки строгальной, долбежной и протяжной группы .

Тема 6. Станки для абразивной обработки Круглошлифовальные и внутришлифовальные станки. Бесцен-

тровошлифовальные автоматы. Плоскошлифовальные станки. Назначение и особенности кинематики отделочных станков (полировальных, хонинговальных, доводочных и суперфинишных) .

Тема 7. Промышленные роботы к станкам Общая характеристика и классификация. Роботы и манипулято-

ры для обслуживания основных типов станков . Тема 8. Станочные модули и гибкие системы

Токарные модули и их основные подсистемы. Гибкие станочные системы для тел вращения. Модули для обработки корпусных деталей на базе многооперационных станков. Гибкие системы для корпусных деталей .

Тема 9. Автоматические линии Основные понятия. Классификация автоматических линий. Ав-

томатические линии из агрегатных станков. Роторные автоматические линии .

3.1.1. Методические указания к изучению дисциплины Студент должен знать принцип работы оборудования и его на-

стройку, четко представлять технологическое назначение каждого станка и в этом аспекте уметь ответить на следующие вопросы:

1. Для каких деталей и какие виды работ осуществляются на данном станке?

2. Какими способами производится обработка деталей на данном

3. Какие приспособления необходимы для выполнения той или иной операции на данном станке и какие устройства существуют для расширения его технологических возможностей?

При этом студент должен обратить внимание на специализацию рассматриваемого станка и уметь определить, для какого типа производства его целесообразно использовать.

4. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

Расчет настройки зубофрезерного станка (для вариантов заданий с 1 по 50) на изготовление цилиндрического зубчатого колеса с прямыми или винтовыми зубьями (согласно варианту задания).

Вариант выбирается по двум последним цифрам шифра зачетной книжки студента (если число двух последних цифр больше 50, из числа вычитают 50) или по указанию преподавателя.

4.1. Последовательность выполнения работы

1. Из табл. 1 выписать в тетрадь модель станка и характеристику нарезаемого зубчатого колеса (согласно варианту задания).

2. Вычертить схему установки фрезы. Ось фрезы устанавливают под углом γ к горизонтальной плоскости, при этом направление зубьев червячной фрезы и обрабатываемого колеса должно совпадать. При одноименном направлении винтовых линий фрезы и колеса угол φ должен

быть φ=βд +β1 , а при разноименном− φ=βд +β1 (рис. 1).

3. Назначить материал заготовки и режущего инструмента, определить режимы резания и характеристику инструмента.

4. Изучить кинематическую схему станка и описать работу основных узлов.

А. Г. Схиртладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА А. Г. Схиртладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по на- правлению подготовки дипломированных специалистов «Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств». РПК «Политехник» Волгоград 2005 УДК 621. 7/9 (075) О 22 Авторы: А. Г. Схиртладзе (гл. 1–3); В. И. Выходец (гл. 1–3); Н. И. Никифоров (гл. 1); Я. Н. Отений (гл. 2,3). Рецензенты: заведующий кафедрой «Технология машиностроения» д. т. н., профессор А. В. Королев, начальник Технического отдела ОАО «ГАЗПРОМКРАН» С. Ю. Упрямов. Оборудование машиностроительных предприятий: Учебник / А. Г. Схир- тладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений / ВолгГТУ, Волгоград, 2005. – 128 с. ISBN 5-230-04558-2 Рассматриваются назначение, конструкция и принцип действия обо- рудования, используемого при производстве машиностроительных изде- лий, в том числе оборудования для сварки и обработки металлов давле- нием, литейного оборудования, транспортных машин и механизмов. Из- ложены основы проектирования и способы выбора оборудования, приве- дены примеры и задания для самостоятельной работы. Предназначен для студентов, обучающихся в высших и среднетех- нических учебных заведениях по специальности «Технология машино- строения», а также может использоваться инженерно-техническими ра- ботниками машиностроительных предприятий. Ил. 66. Табл. 8. Библиогр.: 12 назв. Печатается по решению редакционного издательского совета Волгоградского государственного технического университета ISBN 5-230-04558-2 © Волгоградский государственный технический университет, 2005 Учебное издание Александр Георгиевич Схиртладзе Валерий Иванович Выходец Николай Иванович Никифоров Ярослав Николаевич Отений ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Учебник Редакторы: Попова Л. В., Пчелинцева М. А. Компьютерная верстка Сарафанова Н. М. Темплан 2005 г., поз. №. 21. Подписано в печать 23. 12. 2005 г. Формат 60Ч84, 1/16. Бумага потребительская. Гарнитура ”Times“. Усл. печ. л. 8. Усл. авт. л. 7, 75. Тираж 500 экз. Заказ 1. Волгоградский государственный технический университет 400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28. РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131 Волгоград, ул. Советская, 35 ИП Выдолоб Ю. М. Типография «Новый ветер», Волгоградская обл., г. Камышин, ул. Ленина, 8/1. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………….…………………………………..............3 ГЛАВА 1. ОБОРУДОВАНИЕ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ……………………..4 1.1. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ…………………………………………….4 Дуговая сварка…………………………………………………………...4 Особые виды сварки…………………………………………………….6 Источники питания сварочной дуги…………………………………...7 Электроды для ручной дуговой сварки………………………………16 Оборудование и аппаратура для газовой сварки…………………….19 Контактная сварка……………………………………………………...23 1.2. ЛИТЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ…………………………………………….30 Оборудование для подготовки формовочных материалов………….30 Оборудование для приготовления формовочных и стержневых смесей…………………………………………………..33 Оборудование для изготовления литейных форм…………………...34 Плавильное оборудование…………………………………………….36 Оборудование для выбивки литейных форм и стержней…………...38 Оборудование для обрубки и очистки литья………………………...39 1.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ДАВЛЕНИЕМ……………...41 Прокатка………………………………………………………………..41 Инструмент и машины для волочения……………………………….42 Прессование……………………………………………………………43 Устройство гидравлических прессовых установок………………….44 Оборудование для машинной ковки.....................................................50 Выбор молотов и прессов……………………………………………...52 Оборудование для объемной штамповки…………………………….53 Оборудование для листовой штамповки……………………………..56 Оборудование для резки заготовок …………………………………..57 ГЛАВА 2. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ УСТРОЙСТВА…………...61 2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ УСТРОЙСТВ………………………………………………................................61 2.2. О ПРАВИЛАХ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ УСТРОЙСТВ……………….................63 2.3. ГИБКИЕ ТЯГОВЫЕ ОРГАНЫ………………………………………...……64 2.4. ОСНОВНЫЕ ГРУЗОПОДЪЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА…………………………..69 Домкраты ………………………………………………………………69 Лебёдки………………………………………………………………....70 Тали……………………………………………………………………..71 Краны.…………………………………………………………………..72 Подъёмники…………………………………………………………….74 2.5. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ С ТЯГОВЫМ ОРГАНОМ………………………..……………………….……....75 Ленточные конвейеры ………………………………………………...75 Определение приближенной мощности привода конвейера………..78 Цепные конвейеры……………………………………………………..79 2.6. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ БЕЗ ГИБКОГО ТЯГОВОГО ОРГАНА..............................................................................................................82 Роликовые конвейеры………………………………………………..82 Шагающие конвейеры………………………………………………..84 2.7. УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СТРУЖКИ……………………….............86 2.8. ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ……………………………………………………………91 ГЛАВА 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ……………………………………...102 3.1. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ…….…………………......102 3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ………………………107 3.3. СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ……………………………..108 3.4. НОМЕНКЛАТУРА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ............................................................................112 3.5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ……………………….115 Цикловое программное управление…………………………........117 Позиционное и контурное программное управление…………...120 ЛИТЕРАТУРА…………………………………...…………………………...124 ДЛЯ ЗАМЕТОК ВВЕДЕНИЕ Современное машиностроительное предприятие располагает самым разнообразным оборудованием, служащим для разных целей и функцио- нирующим с использованием разных физических законов. Всё оборудо- вание можно разделить на две группы – основное и вспомогательное. К основному относится технологическое оборудование, непосредственно создающее продукцию, например, в металлообрабатывающей отрасли – металлорежущие станки, инструмент, приспособления. К вспомогатель- ному – всё остальное, это оборудование заготовительных цехов, транс- порт, энергопитание, испытательные стенды, установки, обеспечиваю- щие безопасные и комфортные условия труда, и т. д. В данном учебнике рассматривается только вспомогательное обору- дование. Даже приведённый краткий перечень говорит о том значительном объёме знаний, который необходим руководящему персоналу машино- строительных предприятий. Традиционно каждый вид вспомогательного оборудования в литературных источниках описывается отдельно, что представляет некоторые трудности при его изучении. В более простом из- ложении можно найти учебники, объединяющие всё оборудование в одной книге, предназначенные для студентов немашиностроительных специаль- ностей, но косвенным образом связанных с машиностроением, например, экономистов. Конечно, ими можно пользоваться, но для специалиста, ра- бота которого связана с эксплуатацией оборудования, материала, приве- дённого в таких учебниках, явно недостаточно. В то же время объединить весь необходимый для инженера-механика материал в одной книге прак- тически невозможно. Выход можно найти, расставив приоритеты. Эксплуатация машиностроительного оборудования предполагает зна- ние не только его предназначения, но также его возможностей, умения обслуживать, ремонтировать и делать правильный выбор при замене его на новое или при изначальном проектировании. Таким образом, цель данного учебника – дать будущим инженерам-механикам основные све- дения по принципу действия, устройству и методам выбора вспомога- тельного машиностроительного оборудования. ГЛАВА 1 ОБОРУДОВАНИЕ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ 1.1. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформи- ровании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много видов сварки (их число приближается к 100). Все известные виды сварки принято классифициро- вать по основным физическим, техническим и технологическим призна- кам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки: термический, термо- механический, механический. Термический класс включает все виды сварки с использованием теп- ловой энергии (дуговая, газовая, плазменная и т. д.). Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная, диффузионная). Механический класс включает виды сварки, осуществляемые меха- нической энергией (холодная, трением, ультразвуковая, взрывом). Виды сварки классифицируются по следующим техническим при- знакам: по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой); по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая); по степени механизации (ручная, механизированная, автомати- зированная, автоматическая); по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах); по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защи- той, в контролируемой атмосфере). Технологические признаки установлены для каждого вида сварки отдельно. Познакомимся с наиболее применяемыми видами сварки и со- ответствующим оборудованием. Дуговая сварка Дуговой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплотой электрической дуги. Наибольшее применение получили четыре вида дуговой сварки. Ручная дуговая сварка. Может производиться двумя способами: неплавящимся и плавящимся электродами. Первый способ предусматри- вает следующее (рис. 1.1): свариваемые кромки изделия 5 приводят в со- прикосновение. Между неплавящимся (угольным, графитовым) электро- дом 3 и изделием возбуждают дугу 4. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал 2 нагреваются до плавления, образуется ван- ночка расплавленного металла 1. После затвердевания металл в ванночке образует сварной шов. Этот способ используется при сварке цветных ме- таллов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов. Во втором случае используется электрод, этот способ является основным при руч- ной сварке. Электрическая дуга возбуждается аналогично первому спо- собу, расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует шов. 2 3 1 4 5 Рис 1.1. Схема ручной дуговой сварки Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Вы- полняется путем механизации основных движений, выполняемых свар- щиком при ручной сварке – подачи электрода в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемых кромок изделия. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производит сварщик вручную. При автоматической сварке механизированы все операции, необхо- димые для этого процесса. Жидкий металл в ванночке защищают от воз- действия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком, образо- ванным от плавления флюса, подаваемого в зону дуги. Такая сварка обеспечивает высокую производительность и хорошее качество швов. Дуговая сварка в защитном газе. Выполняется неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов формируется за счет металла расплавленных кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный материал. Во втором случае подаваемая в зону дуги электродная проволока расплавляется и участвует в образовании шва. Защиту расплавленного шва от окисления и азотирования осуществляют струей защитного газа, оттесняющего ат- мосферный воздух из зоны дуги. Электрошлаковая сварка. Осуществляется путем плавления ме-

Оборудование машиностроительных производств

Введение

Металлорежущий станок – это машина для размерной обработки путём

снятия стружки, а также электрохимической,

лазерной, электрозвуковой и другой обработки.

Оборудование: ~80% - станочное оборудование

~16% - кузнечно-прессовое

~3% - литейное оборудование

Структурная схема станка:

Станок состоит из отдельных частей или узлов. Основные узлы:

1.Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью.

2.Привод подач – обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки для формирования обработанной поверхности.

3.Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими). Обеспечивают правильное относительное положение инструмента и заготовки при воздействии силовых и температурных факторов.

Классификация станков

1.По назначению: делятся на 9 групп, а каждая группа на 9 типов.

1гр. – токарные

2гр. – сверлильные и расточные

3гр. – шлифовальные и доводочные

4гр. – комбинированные

5гр. – зубо- и резьбообрабатывающие

6гр. – фрезерные

7гр. – строгальные, долбёжные и протяжные

8гр. – отрезные

9гр. – разные

Внутри каждого типа станки могут различаться:

По компоновке

Кинематике

Конструкции

Системе управления

По размеру

Каждый тип имеет свой основной размер. Станки схожей компоновки,

кинематики и конструкции различаются только размером, образующим

размерный ряд. Станок конкретного типоразмера, спроектированный для

заданных условий обработки называют моделью. Каждая модель имеет

свой шифр (из цифр и букв).

Пример. 1Е365ПФ3

1- группа станка

3 – тип станка (револьверный)

65 – основной размер

Е – признак модернизации станка (может занимать другую позицию)

П – класс точности (повышенный)

Ф – признак ЧПУ

3 – тип системы ЧПУ («3» - контурная система)

2.По степени универсальности:

Универсальные (общего назначения)

Специализированные (рассчитанына обработку деталей определённой

формы, но разного размера)

Специальные (для обработки одной конкретной детали или нескольких

деталей похожей формы и размеров) – самые производительные

3.По степени точности: 5 классов

Н – нормальной (не ставится в обозначении)

П – повышенная

В – высокая

А – особо высокая

С – особо точные (мастерские)

При переходе от Н к П и от В к А станок не требует конструктивных изменений. При переходе от П к В и от А к С станок требует конструктивных изменений. При переходе от одного класса к другому, начиная с Н и заканчивая С, точность возрастает в 1,6 раз. Станки класса А и С эксплуати-

руются в специальных термоконстантных помещениях.

4.По степени автоматизации:

Автоматы и полуавтоматы

Агрегатные станки

Автоматические линии из автоматов, полуавтоматов и агрегатных станков

Станки с ЧПУ

Гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные транспорт-

ные комплексы (РТК)

Гибкие производственные системы (ГПС)

5.По массе:

Лёгкие (до 1т)

Средние (до 10т)

Тяжёлые (свыше 10т)

Крупные, особокрупные, уникальные – свыше 100т.

Кинематика станков

1.Формообразование поверхностей

Любая деталь представляет собой тело, огрниченное поверхностями. Для

получения поверхности на станке необходимо перемещать одну производящую линию (ПЛ), называемую образующей (ОПЛ) вдоль другой,

направляющей (НПЛ) (рис. 1).

Для получения ПЛ на станке необходимо наличие вспомогательного элемента, линии или точки, которая материализуется в виде режущей кромки инструмента. Относительное перемещение инструмента и заготовки,

в результате которых образуются ПЛ называют движением формообразования (Ф). Различают:

Формообразующее движение скорости Фv

Формообразующее движение подачи Фs

Фv – обеспечивает съём обработанного материала (более быстрое)

Фs – обеспечивает подвод новых слоёв материала для этого съёма (более медленное)

Движения бывают: - простые

Сложные

Простое состоит из одного независимого движения: вращательного – В или

Поступательного – П. Сложное движение состоит из нескольких согласованных между собой взаимосвязанных элементарных движений.

Пример. (В1В2), (П1П2), (В1П2), (В1П2П3).

2.Методы образования производящих линий (ПЛ)

В зависимости от инструмента, его режущей кромки различают 4 метода

формообразования (рис. 2):

Копирование

Касание

1.Копирование (рис. 3)

При этом методе ПЛ получают в виде копии (отпечатка) режущей

кромки инструмента. Формообразующих движений нет. Признак

копирования – наличие фасонного инструмента.

2.Обкат (рис. 4)

При этом методе ПЛ получают в виде огибающей ряда последова-

тельных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при

обкате без проскальзывания образуемой линии.

Метод требует одного сложного движения.

3.След (рис. 5)

При этом методе ПЛ получают в виде следа точки режущей кромки

инструмента при его движении вдоль образуемой линии. Требует одного

простого или сложного движения.

4.Касание (рис. 6)

При этом методе ПЛ получают в виде огибающей мест, точек касания,

режущей кромки инструмента при движении оси вращения инструмента

вдоль образуемой линии. Требует не менее двух движений, одно из

которых вращение инструмента вокруг своей оси. Признак касания:

наличие фрезы или фасонного круга.

Примеры получения цилиндрических поверхностей (рис. 7,8):

Выводы:

1. Для получения любой поверхности нужны две ПЛ и два метода формообразования.

2. Обе ПЛ находятся на обработанной поверхности.

3. Из двух ПЛ образующей будет та, которая получается первой.

4. Если для получения поверхности используется метод копирования, то с его помощью получается ОПЛ.

5. Если одним из методов является копирование и для получения поверхности необходимо только одно движение, то это будет движение Фv.

6. Если для образования поверхности не используется метод копирования, то ОПЛ получается за счет более быстрого формообразования движение скорости, которое является главным или это главное движение входит в состав сложного Фv.

3.Движения станка.

Параметры движения (рис. 9):

Траектория (Т).

Скорость (С).

Направление (+).

1. Исходная точка (положение) (“О”).

Всякое движение, выполняющее какую-либо функцию на станке, называет-

ся исполнительным.