Введение

Машиностроение является одной из важнейших отраслей в народном хозяйстве. Оно создаёт условие для развития многих других видов производства и отраслей промышленности. Развитие самого машиностроения зависит от станкостроения. Новые станки различного технологического назначения, прогрессивные конструкции режущего инструмента обеспечивают автоматический процесс обработки, сокращение времени для наладки оборудования, возможность многостаночного обслуживания, повышение качества продукции, производительность труда и культуры производства. В настоящее время на ряд ус задачей повышения эффективности существующего оборудования поставлена задача увеличения производства средств автоматизации, оснащённых микропроцессорами и малыми ЭВМ, а так же гибких производственных систем. Станки с ЧПУ постепенно заменяют оборудование с ручным управлением.

В устройстве металлорежущих станков имеется много общего. Это объясняется самой сущностью процесса резания.

Основу устройства металлорежущих станков составляет совокупность механизмов и других технических устройств, обеспечивающих главным образом два движения -- движение резания (резцом, фрезой, сверлом и т. д.) и движение подачи заготовки или режущего инструмента.

Общие сведения о металлорежущих станках

Анализ конструкции современных металлорежущих станков

Шлифовальный станок, в металлообработке - металлорежущий станок для обработки заготовок абразивным инструментом.

В соответствии с принятой для металлорежущих станков классификацией шлифовальные станки подразделяют на кругло- и внутришлифовальные (в т. ч. бесцентрово-шлифовальные, планетарные), специализированные, плоскошлифовальные и др., работающие абразивным инструментом. Специфика используемого инструмента предъявляет к конструкции и конструкционным материалам некоторые дополнительные требования: виброустойчивость, износостойкость, интенсивный отвод абразивной пыли. Главное движение шлифовального станка - вращение абразивного инструмента, причём его скорость, как правило, значительно выше скорости подачи и других движений.

Наибольшее распространение получили круглошлифовальные станки (например, станок марки 3М196). На этих станках заготовку устанавливают на центрах или в патроне и приводят во вращение навстречу шлифовальному кругу; вместе со столом станка она может совершать возвратно-поступательное движение. Шлифовальный круг в конце каждого (или двойного) хода стола получает поперечное перемещение на глубину резания. На кругло шлифовальных станках обычно шлифуют наружные цилиндрические и конические поверхности и торцы заготовок. На врезных кругло шлифовальных станках шлифование наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей производится широким кругом (шире размера заготовки); продольная подача здесь отсутствует.

Внутришлифовальные станки предназначены для шлифования внутренних поверхностей вращения. Примером такого станка может служить станок марки 3К228А.

Наиболее распространены внутришлифовальные станки, у которых обрабатываемая заготовка вращается вокруг оси шлифуемого отверстия, а шлифовальный круг - вокруг своей оси. Продольную и поперечную подачи осуществляют кругом. При обработке отверстий крупных заготовок, которые привести во вращение трудно, применяют планетарные внутришлифовальные станки. В этих станках шлифовальный круг вращается вокруг своей оси и вокруг оси шлифуемого отверстия одновременно.

В работе рассмотрен плоскошлифовальный станок марки 3Г71, который предназначен для обработки плоскостей заготовок периферией или торцом шлифовального круга. На таких станках, работающих периферией круга, стол с закрепленной на нём заготовкой совершает возвратно-поступательное или вращательное движение, а вращающийся шлифовальный круг получает поперечную подачу на каждый ход или оборот стола, а также перемещение на глубину резания. В плоскошлифовальных станках, работающих торцом шлифовального круга, в отличие от станков, работающих периферией круга, поперечная подача отсутствует, т.к. диаметр круга больше поперечного размера обрабатываемой заготовки (врезное шлифование).

Специализированные шлифовальные станки предназначены, как правило, для обработки деталей заданной формы, например для шлифования шеек коленчатых валов, деталей штампов, шаблонов, шлицевых деталей и т.д. Обработку заготовок на этих станках осуществляют в основном методом копирования, реже методом огибания.

В общую группу шлифовальных станков входят также станки: притирочные, полировальные, доводочные, заточные, шлицешлифовальные, хонинговальные и др., работающие абразивным инструментом.

Знание функционально общих основных узлов различных типов металлорежущих станков позволяет лучше и быстрее ознакомиться с устройством, управлением и работой любого конкретного станка.

Металлорежущие станки (МРС) предназначены для размерной обработки заготовок путём снятия стружки лезвийным или абразивным режущим инструментом.

Детали, узлы и механизмы МРС по их принципиальному назначению можно разделить на группу несущей и направляющей системы (или, просто, "несущую систему" ) и группу привода и управления . Детали и узлы первой группы обеспечивают правильное направление прямолинейных и круговых перемещений узлов с заготовкой (изделием) и инструментом. С помощью механизмов второй группы осуществляются формообразование и движения управления станком.

К несущей системе относятся:

- станины, основания, стойки, колонны – базовые узлы, на которых устанавливают остальные неподвижные и подвижные узлы и механизмы станков; на базовых узлах выполняют направляющие поверхности (или, просто, "направляющие"), по которым перемещаются подвижные узлы станка;

- суппорты, каретки и салазки суппортов, поперечины суппортов, ползуны, рукава – детали и узлы для поддержания и поступательного или качательного перемещения инструмента;

- столы, сани и салазки столов, консоли – детали и узлы для поддержания и поступательного перемещения обрабатываемых заготовок;

- корпусы шпиндельных бабок, коробок скоростей и коробок подач – детали и узлы для поддержания и направления вращающихся деталей станка;

- шпиндели и их опоры, планшайбы, задние бабки, вращающиеся колонны – детали и узлы для вращения инструментов и изделий.

Механизмы привода обеспечивают вращательные, поступательные, возвратно-поступательные, непрерывные и периодические движения деталей и узлов во время процесса обработки изделия, холостые перемещения, транспортирование заготовок из загрузочных устройств и между позициями обработки, зажим-разжим заготовок, инструментов, узлов станка, отвод стружки и т.д.

С помощью механизмов управления производится пуск и останов станка, изменение направления и скорости движений, управление циклом работы станка и т.п.

1.2 Классификация металлорежущих станков

1.2.1 По технологическому признаку, т.е. в зависимости от характера выполняемых работ и применяемых режущих инструментов МРС делят на 11 групп:

1) токарные станки – предназначены в основном для обработки наружных поверхностей вращения резцами;

2) сверлильные и расточные станки – предназначены для получения и обработки отверстий; режущий инструмент – сверла, зенкеры, развертки, расточные резцы;

3) шлифовальные станки – режущий инструмент – абразивные шлифовальные круги;

4) полировальные и доводочные станки – предназначены для отделочных работ с помощью абразивных брусков, лент, порошков;

5) зуборезные станки – предназначены для обработки зубьев колес;

6) фрезерные станки – обработка ведется многолезвийными инструментами – фрезами;

7) строгальные станки – предназначены для обработки плоских поверхностей резцами;

8) разрезные станки – предназначены для разрезания сортового проката, труб;

9) протяжные станки – обработка ведется многолезвийными инструментами – протяжками;

10) резьбообрабатывающие станки – предназначены для обработки винтовых поверхностей (в группу не входят токарные станки);

11) разные станки – станки, не входящие в перечисленные группы.

1.2.2 В зависимости от степени универсальности , определяемой числом разных деталей, обработка которых возможна на данном станке, МРС делят на универсальные, специализированные и специальные.

К универсальным относят станки общего назначения, предназначенные для выполнения различных операций на изделиях многих наименований (токарно-винторезные, револьверные, карусельные и т.п.), и широкого назначения, предназначенные для выполнения определенных операций на изделиях многих наименований (токарно-отрезные, многорезцовые и т.п.).

К специализированным относят станки, предназначенные для обработки изделий одного наименования и разных размеров (коленчатых валов, труб, муфт, колец подшипников, валков, слитков, инструментов и т.п.).

К специальным относят станки, предназначенные для обработки определенного (одного) изделия.

1.2.3 МРС в зависимости от точностной характеристики разделяют на пять классов:

Класс Н – станки нормальной точности,

Класс П – станки повышенной точности,

Класс В – станки высокой точности,

Класс А – станки особо высокой точности,

Класс С – особо точные станки (мастер-станки).

Станки класса Н обеспечивают обработку деталей по 7-8 квалитетам точности. Если указанную точность принять условно за единицу, то станки класса П обеспечивают точность обработки в 1,25 раза выше, класса В – в 1,25 2 раза выше и т.д.. Для получения таких показателей по точности обработки, как показывает практика, геометрическая точность самих станков должна возрастать по геометрической прогрессии с более высоким знаменателем. Так, соотношение между величинами допусков () для большинства показателей точности станка (биение шпинделя, параллельность оси шпинделя направляющим и т.д.) при переходе от класса к классу принимают равным 1,6:

Станки более высоких классов точности, чем Н, часто называют прецизионными .

Станки класса П изготовляются на базе станков класса Н при повышенных требованиях к качеству производства и подбору базовых деталей (часто – это более качественное изготовление шпинделя и его опор, направляющих), а также к качеству сборки и регулировки. Для получения станков класса В используют специальные конструкции ряда ответственных элементов его, более высокое качество их изготовления и сборки. Станки класса А изготовляются на базе станков класса В при более жёстких требованиях к основным узлам и деталям.

Станки класса С служат для изготовления деталей, определяющих точность прецизионных станков, например, делительных и эталонных колёс, измерительных винтов и т.п..

Станки классов В, А и С должны эксплуатироваться в термоконстантных помещениях.

1.2.4 МРС классифицируют по массе и размерам , по степени автоматизации и др. параметрам. Существует также понятие "уникальный" станок. Уникальные - это станки, изготовленные в единичных экземплярах (например, станки классов точности С или А, станки массой более 100 тонн).

Современные металлорежущие станки используют механические, электрические, электронные, пневматические, гидравлические системы для осуществления требуемых движений и управления технологическим циклом.

По технологическому назначению различают станки токарной, фрезерной, сверлильной и других групп. Универсальные станки предназначены для выполнения разнообразных работ при использовании разных заготовок. Специализированные станки предназначены для обработки заготовок одного наименования, но разных размеров (например, обработка зубчатого венца на зубофрезерном станке). Специальные станки выполняют вполне определенный вид работ на одной определенной заготовке. По степени автоматизации различают станки:

с ручным управлением, полуавтоматы, автоматы, станки с программным управлением. По числу главных рабочих органов различают одно- и многошпиндельные станки, одно- и многопозиционные станки и т.д. Различают станки: Н - нормального; П - повышенного; В - высокого; А - особо высокого; С - особо точного классов точности.

В отечественном машиностроении принята Единая система условных обозначений (шифров) станков, разработанная в ЭНИМСе: первые две цифры которого - группа и тип станка; буква на втором или третьем месте - типоразмер станка (а следовательно, и его технические характеристики); третья или четвертая цифра - условный типоразмер станка; последняя буква - модификация станков одной базовой модели. Все металлорежущие станки разбиты на 10 групп, а каждая группа - на 10 типов.

Станочное оборудование может подразделяться на несколько типов в зависимости от области применения, общих технологических признаков и конструктивных особенностей. По области применения станочное оборудование делится на:

Станки для металлургической промышленности и машиностроения;

Станки для химической промышленности;

Техника для судостроения;

Техника для авиастроения;

Промышленные машины;

Оборудование для металлообработки, деревообработки.

Отдельно выделяют станки, используемые в микроэлектронике и станки для приборостроения.

Металлообрабатывающее станочное оборудование – это техника, используемая для обработки металла, производства деталей заданной конфигурации и шлифования поверхностей различного профиля. Его классифицируют в зависимости от типа металлообработки.

Токарные станки – оборудование, предназначенное для точения наружных, внутренних, торцовых поверхностей тел вращения и нарезания различных типов резьб. Подразделяется на несколько видов: токарно-карусельные, токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарные станки с ЧПУ, настольные станки.

Фрезерные станки используются для обработки плоских и фасонных поверхностей и тел вращения с помощью фрезы. Различают: вертикально-фрезерные, универсально фрезерные, настольные фрезерные, широкоуниверсальные фрезерные станки. В качестве подвидов существует вертикальная сверлильно-фрезерная, горизонтально фрезерная, сверлильно-фрезерная, универсальная сверлильно-фрезерная техника, станки с ЧПУ и обрабатывающие фрезерные центры.

Шлифовальные станки – это оборудование, предназначенное для чистовой обработки деталей, путем снятия верхних слоев с их поверхности с высокой степенью точности. Машины могут быть кругло-, внутри-, плоско- и бесцентрошлифовальными.

Сверлильные станки применяются для сверления глухих и сквозных отверстий в сплошном материале. Техника позволяет рассверливать, зенкеровать, развертывать и нарезать внутренние резьбы. Встречаются горизонтально, вертикально и радиально сверлильные.

Ленточнопильные станки предназначены для резки деревянных или металлических изделий. Виды: портальные, двухколонные, консольные, горизонтальные, настольно-бытовые машины.

Расточные станки подразумевают обработку крупногабаритных деталей операциями сверления, нарезания, подрезки, обтачивания и др.

Заточный станок используется для заточки и переточки металлорежущего инструмента.

Балансировочные станки предназначены для измерения и определения места статической или динамической неуравновешенности вращающихся деталей.

Долбежные станки необходимы для обработки плоских и фасонных поверхностей, шпоночных пазов, канавок.

Вальцовочные машины – оборудование, обрабатывающее листы методом гибки для придания изделию цилиндрической формы.

Обрабатывающие центры позволяют подвергать детали комплексной обработке.

Введение

1.2 Назначение станка

1.5 Основные узлы станка

1.5 Виды движения в станке

3.2 Движения резания

3.3 Движения подач

3.4 Вспомогательные движения

7. Режущий инструмент

Заключение

Литература

Введение

В эпоху научно-технической революции технический прогресс прежде всего связан с машиностроением, созданием новых, более совершенных и более производительных машин, механизмов и агрегатов, разработкой комплексов и систем, объединяющих в единое целое разнообразные машины и технические устройства.

Количественное и качественное развитие машиностроения в значительной степени зависит от станкостроения. Без развития станкостроения нельзя добиться широкого спектра развития производства, выпуска деталей, непрерывного технического прогресса, роста производительности труда.

Основными направлениями экономического и социального развития на 1986-1990 годы и на период до 2000 года в станкостроительной промышленности предусмотрено обеспечить опережающий выпуск металлорежущих станков с числовым программным управлением, станков типа "обрабатывающий центр", тяжелых и уникальных станков и прессов, оборудования для автоматизации сборки массовых изделий в машиностроении, роторных, роторно-конвейерных и других автоматических линий для машиностроения и металлообработки.

Целью моего курсового проекта является изучить горизонтальный многоцелевой станок с ЧПУ и АСИ и построение структурной сетки и графика частот вращения. Я выбрал модель 2204ВМФ2.

1. Общие сведения о металлорежущих станках

Развитие современной промышленности неразрывно связано с автоматизацией технологических процессов в самых разнообразных отраслях техники. Особенное значение имеет автоматизация при замене ручного труда в трудоемких процессах, а также при механизации процессов, требующих высокой квалификации от исполнителя. Одним из таких процессов, над автоматизацией которого работали на протяжении ряда лет многие конструкторы и изобретатели, является обработка штампов и прессформ, применяемых для изготовления деталей сложной конфигурации в условиях массового производства.

Металлорежущие станки обеспечивают изготовление деталей разнообразной формы, с высокой точностью размеров и заданной шероховатостью поверхности. Металлорежущие станки классифицируются по следующим признакам.

По степени специализации: 1-универсальные, применяемые для обработки деталей широкой номенклатуры; 2 - специализированные, предназначенные для обработки однотипных деталей, сходных по конфигурации, но имеющие различные размеры; 3 - специальные, применяемые для обработки деталей одного типоразмера.

Специализированные и специальные станки используют в крупносерийном и массовом производстве, а универсальные - в единичном и мелкосерийном производстве.

По точности: нормальной точности - класс Н; повышенной точности - класс П; высокой точности - класс В; особо высокой точности - класс А; прецизионные - класс С.

По массе: легкие - до 1 т, средние - до 10 т, тяжелые - свыше 10 т. Тяжелые станки в свою очередь делятся на крупные (от 10 до 30 т), тяжелые (от 30 до 100 т) и особо тяжелые (более 100 т).

металлорежущий станок обслуживание эксплуатация

По виду выполняемых работ и применяемых режущих инструментов все выпускаемые станки согласно классификации делят на девять групп, каждая группа разделена на десять типов станков.

Обозначение модели серийно выпускаемых станков состоит из сочетания трех или четырех цифр, иногда с добавлением букв. Первая цифра обозначает номер группы по классификационной таблице, вторая указывает тип станка. Третья, а иногда и четвертая цифра характеризуют параметры станка, которые различны для разных групп станков. Буквы указывают на модернизацию или модификацию основной базовой модели станка.

В моделях станков с программным управлением для обозначения степени автоматизации добавляется буква "Ф" с цифрой: Ф1-станки с цифровой индикацией и преднабором координат; Ф2 - станки с позиционными и прямоугольными системами; ФЗ - станки с контурными системами; Ф4 - станки с универсальной системой для позиционной и контурной обработки.

1.1 Анализ конструкции современных металлорежущих станков

Многоцелевые станки должны быть простыми с точки зрения программирования процесса обработки деталей и полностью подготовленными к отгрузке клиенту. А система ценообразования/финансирования должна устраивать широкий круг компаний, включая и небольшие фирмы.

В настоящее время работа по созданию новых многоцелевых станков продолжается по нескольким направлениям:

развитие строительства вертикальных многоцелевых станков, приспособленных для обслуживания операторами с минимальной учебной подготовкой - постоянное улучшение системы управления станком;

создание системы перемещения поддонов, стирающей разницу между обработкой мелких и крупных деталей;

увеличение скорости шпинделя;

разработка программного обеспечения с повышенным уровнем сложности рабочих операций;

возможность работы на станке для человека с начальным уровнем учебной подготовки.

1.2 Назначение станка

Станки высокой точности предназначены для обработки сложных корпусных деталей средних размеров с 4-х сторон без переустановок из стали, чугуна, цветных металлов, пластмасс и других материалов.

1.3 Технические характеристики станка

Размеры рабочей поверхности стола (палеты), мм 400х500

Наибольшие программируемые перемещения по X,Y,Z, мм 500, 500, 500

Конус шпинделя 50

Ёмкость инструментального магазина, штук 30

Наибольший диаметр инструмента без/с пропуском гнёзд 160/210

Время смены инструмента ("от реза до реза"), с 4

Пределы частот вращения шпинделя, мин-1 20.2500

Пределы частот вращения стола, мин-1 10

Пределы рабочих подач по X, Y, Z, мм/мин 1 … 10000

Скорость быстрых перемещений по X,Y,Z, м/мин 10

Наибольшие усилия подачи по X,Y,Z, кН 10

Мощность привода главного движения, кВт 6,3

Габарит станка (длина х ширина х высота), мм 3470 х 3905 х 3025

1.5 Основные узлы станка

Рис.1.4 Основные узлы станка

Станок имеет горизонтальную компоновку. На основании А (рис.1.4) смонтирована колонна Ж, по вертикальным направляющим которой перемещается шпиндельная головка В (подача по координате Y). Шпиндельная головка размещена в нише колонны, в результате исключается консольное расположение шпинделя; для повышения жесткости шпиндель не имеет осевого перемещения. По горизонтальным направляющим основания перемещается крестовый поворотный стол Б, осуществляющий продольное и поперечное перемещение по координатам X" и Z", а также поворот вокруг вертикальной оси В". На колонне размещен механизм смены инструмента, состоящий из магазина Е, перегружателя Г и автооператора Д.

Главное движение шпиндель получает от электродвигателя (N = 6,3 кВт, n = 1000 мин-1) через передачи z = 35-35и блок, обеспечивающий получение двух диапазонов частот вращения. Подключение блока осуществляется электродвигателем типа РД-09 (N=10 к Вт, n=1200 мин-1) со встроенным редуктором через передачу z= 18-50 и систему рычагов. Положение блока контролирует микропереключатель.

Инструмент затягивается в конус шпинделя пакетом тарельчатых пружин через шток. Отжим инструмента для его замены происходит от отдельного асинхронного электродвигателя через систему зубчатых колес. Контроль отжима инструмента производится микропереключателями.

Приводы подач продольного и поперечного перемещения стола и его поворота, а также вертикального перемещения шпиндельной головки конструктивно выполнены одинаково. От электродвигателей постоянного тока с тиристорным управлением (N = 900 Вт, n=2200 мин-1) через двух - или трехступенчатый прямозубый редуктор движение передается соответственно транспортным винтам продольного перемещения салазок, поперечного перемещения стола, вертикального перемещения головки и шлицевому валу поворота стола.

1.6 Конструктивные особенности станка

Станки с ЧПУ обеспечивают высокую производительность и точность отработки перемещений, задаваемых программой, а также сохранение этой точности в заданных пределах при длительной их эксплуатации. Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возможности при сохранении высокой надежности работы.

Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечить совмещение различных видов обработки (точение - фрезерование, фрезерование - шлифование, обработка резанием - контроль и т.д.), удобство загрузки заготовок, выгрузки деталей, что особенно важно при применении промышленных роботов, автоматическое или дистанционное управление сменой инструмента, возможность встройки в общую автоматическую систему управления.

Повышение точности обработки достигается высокой точностью изготовления и жесткостью станка, превышающей жесткость обычного станка того же назначения. Статическая и динамическая жесткость повышается при сокращении длины кинематических цепей. С этой целью для всех рабочих органов применяют автономные приводы, а механические передачи используют в минимально возможном количестве. Приводы станков с ЧПУ должны обеспечивать высокое быстродействие.

Повышению точности способствует также устранение зазоров в передаточных механизмах приводов подач, снижение потерь на трение в направляющих и других механизмах, повышение виброустойчивости, снижение тепловых деформаций, применение в станках датчиков обратной связи. Для уменьшения тепловых деформаций необходимо обеспечить равномерный температурный режим в механизмах станка, чему, например, способствует предварительный разогрев станка и гидросистемы. В высокоточных станках температурную погрешность можно в некоторой степени уменьшить, вводя коррекцию в привод подач от сигналов датчиков температур.

2. Расчет базовых элементов станка

Несущие системы станков должны обеспечивать и сохранять в течение срока службы станка возможность обработки с заданными режимами и требуемой точностью. Исходя из этого, основными критериями работоспособности несущей системы являются жесткость, а также виброустойчивость в смысле обеспечения возможности устойчивой работы станка при заданных режимах и ограничения уровня амплитуд вынужденных колебаний допустимыми пределами.

Металлорежущие станки должны обеспечивать возможность высокопроизводительного изготовления без последующей ручной доводки деталей, удовлетворяющих современным непрерывно возрастающим требованиям к точности. Поэтому проектирование станков и их наиболее ответственных деталей и механизмов, в частности, деталей несущей системы, в значительной степени подчиняется критерию точности. К этому критерию относятся: точность изготовления, сохранение точности в работе (обеспечиваемое малостью приведенных упругих, температурных деформаций и амплитуд колебаний) и сохранение точности за установленные межремонтные периоды (обеспечиваемое малым износом и короблением от остаточных напряжений).

Несущая система станка образуется совокупностью элементов станка, через которые замыкаются силы, возникающие между инструментом и заготовкой в процессе резания.

2.1 Обоснование вида направляющих станка и выбор материала

В станке применяют направляющие скольжения из серого чугуна, выполненные как одно целое с базовой деталью, наиболее просты, но при интенсивной работе не обеспечивают необходимой долговечности. Их износостойкость повышают закалкой с нагревом токами высокой частоты или газопламенным методом. Закалкой одной из сопряженных поверхностей до HRCa 48-53 можно повысить износостойкость более чем в 2 раза. Легирующие присадки к чугунным направляющим дают повышение износостойкости только при последующей закалке. Значительного повышения износостойкости чугунных направляющих можно добиться применением специальных покрытий.

По форме поперечного сечения трапециевидные (типа ласточкина хвоста) направляющие.

2.2 Обоснование конструкции основных базовых элементов и выбор материала

Рис.2 Общий вид

Станок имеет горизонтальную компоновку. На основании смонтирована колонна, по вертикальным направляющим которой перемещается шпиндельная головка (подача по координате Y). Шпиндельная головка размещена в нише колонны, в результате исключается консольное расположение шпинделя; для повышения жесткости шпиндель не имеет осевого перемещения. По горизонтальным направляющим основания перемещается крестовый поворотный стол, осуществляющий продольное и поперечное перемещение по координатам X" и Z", а также поворот вокруг вертикальной оси. На колонне размещен механизм смены инструмента, состоящий из магазина, перегружателя и автооператора.

3. Кинематический анализ станка

3.1 Описание кинематической схемы станка

Порядок передачи вращения от электродвигателей до исполнительных органов показан в кинематической схеме. Кинематическая схема многоцелевого станка состоит из валов и шестерен, электродвигателей и блоков.

3.2 Движения резания

Движение резания осуществляется от регулируемого электродвигателя.

В результате переключения муфт М1, М2, М3 и блоков Б1 и Б2 шпиндель имеет 36 теоретических и 23 практических значения частот вращения. Уравнение кинематического баланса для минимальной частоты вращения шпинделя: nmin = 1600 ∙ 32/40 ∙ 18/72 ∙ 19/60 ∙ 19/61 ∙ 20/86 = 10 мин-1

3.3 Движения подач

Движение подач и поворот стола осуществляется от высокомоментных электродвигателей постоянного тока М2, М3, М4, М5, М6. Вращение ходовых винтов непосредственно от высокомоментных электродвигателей постоянного тока исключает длинные кинематические цепи, обеспечивая таким образом высокую точность перемещений и гибкость в управлении подачей, что необходимо для контурной обработки деталей.

3.4 Вспомогательные движения

Колесо z = 24 на валу XIII передает движение или на поперечную подачу стола или на его поворот. Перемещение колеса z = 24 производится двигателем М6 типа РД-09 (N = 10 Вт, n = 1200 мин-1) со встроенным редуктором, а контролируется положение колеса z = 24 микропереключателями.

Стол, салазки и шпиндельная головка, горизонтального фрезерно-сверлильно-расточного станка 2204ВМФ2, перемещаются по замкнутым направляющим качения с предварительным натягом. Ручное перемещение подвижных органов осуществляют через квадраты на соответствующих валах. Зажим поступательно перемещающихся рабочих органов осуществляется путем торможения транспортных винтов. На каждом ходовом винте закреплен стальной диск, проходящий между прижимными пластинами механизма зажима. Зажим осуществляется тарельчатыми пружинами через тягу, пластины. При отжиме эксцентриковый вал, приводимый во вращение электродвигателем, отжимает пакет тарельчатых пружин. Микропереключатели, контролирующие зажим и отжим, включаются кулачком через рычаг.

4. Указания по эксплуатации и обслуживанию станка

Надежность работы станка в значительной степени зависит от систематической и своевременной смазки всех трущихся поверхностей, качества смазочных материалов, состояния рабочих элементов системы смазки, в особенности фильтров.

Во время эксплуатации станка необходимо тщательно и регулярно следить за наличием масла в резервуарах станины, ваннах редукторов и коробок подач. Не допускается падение уровня масла ниже той величины, при которой возможно засасывание воздуха через фильтры в систему смазки. Масло обязательно должно касаться поверхностей разбрызгивающих элементов передач.

Необходимо соблюдать общие правила техники безопасности при работе на металлорежущих станках.

К работе на станке допускаются лица, знакомые с общими положениями условий техники безопасности при фрезерных работах, а также изучившие особенности станка и меры предосторожности, приведенные в данном руководстве и руководстве по эксплуатации электрооборудования станка.

Периодически проверять правильность работы блокировочных устройств.

При установке станок должен быть надежно заземлен и подключен к общей системе заземления. Болт заземления находится с правой стороны основания станка.

5. Требования техники безопастности и экологии при работе станка

1. Масса и габаритные размеры обрабатываемых заготовок должны соответствовать паспортным данным станка.

При обработке заготовок массой более 16 кг устанавливать и снимать с помощью грузоподъемных устройств, причем не допускать превышения нагрузки, установленной для них. Для перемещения применять специальные строповочно-захватные приспособления. Освобождать обработанную деталь от них только после надежной укладки, а при установке - только после надежного закрепления на станке.

При необходимости пользоваться средствами индивидуальной защиты. Запрещается работать в рукавицах и перчатках, а также с забинтованными пальцами без резиновых напальчников, на станках с вращающимися обрабатываемыми заготовками или инструментами.

Перед каждым включением станка убедиться, что его пуск ни для кого не опасен; постоянно следить за надежностью крепления станочного приспособления, обрабатываемой заготовки, а также режущего инструмента.

При работе станка не переключать рукоятку режимов работы, измерений, регулировки и чистки. Не отвлекаться от наблюдения за ходом обработки самому и не отвлекать других.

Если в процессе обработки образуется отлетающая стружка, установить переносные экраны для защиты окружающих и при отсутствии на станке специальных защитных устройств надеть защитные очжи или предохранительный щиток из прозрачного материала. Следить за своевременным удалением стружки как со станка, так и с рабочего места, остерегаться наматывания стружки на заготовку или инструмент, не удалять стружку руками, а пользоваться для этого специальными устройствами; запрещается с этой целью обдувать сжатым воздухом обрабатываемую заготовку и части станка.

Правильно укладывать обработанные детали, не загромождать подходы к станку, периодически убирать стружку и следить за тем, чтобы пол не был залит охлаждающей жидкостью и маслом, обращая особое внимание на недопустимость попадания; их на решетку под ноги.

При использовании для привода станочных приспособлений сжатого воздуха следить за тем, чтобы отработанный воздух отводился в сторону от станочника.

Постоянно осуществлять контроль за устойчивостью отдельных деталей или штабелей деталей на местах складирования, а при размещении деталей в таре обеспечивать устойчивое положение их, а также самой тары. Высота штабелей не должна превышать для мелких деталей 0,5 м, для средних - 1м, для крупных - 1,5 м.

Обязательно выключать станок при уходе даже на короткое время, при перерывах в подаче электроэнергии или сжатого воздуха, при измерении обрабатываемой детали, а также при регулировке, уборке и смазывании станка.

При появлении запаха горящей электроизоляции или ощущения действия электрического тока при соприкосновении с металлическими частями станка немедленно остановить станок и вызвать мастера. Не открывать дверцы электрошкафов и не производить какую-либо регулировку электроаппаратуры.

6. Обоснование экономической эффективности станка

Применение станков с ЧПУ становится одним из главных направлений автоматизации серийного производства. Быстро растет выпуск станков с ЧПУ, совершенствуются их конструкции, системы управления. За девятую пятилетку в нашей стране выпуск станков с программным управлением увеличился более чем в 3,5 раза.

При хорошей организации производства станки с ЧПУ дают в короткие сроки большой экономический эффект.

Облегчается подготовка производства новых изделий, сокращается подготовительно-заключительное время, не требуется проектирование и изготовление сложных станочных приспособлений, предназначенных только для конкретной заготовки, сверлильных и расточных кондукторов, копиров, шаблонов и т.д.

Подготовку новых программ при наличии на заводе группы квалифицированных технологов и программистов (бюро программного управления) выполняют быстро и оперативно, особенно тогда, когда для ускорения подготовки программ применяют электронно-вычислительные машины (ЭВМ).

Повышается качество выпускаемой продукции. Обработка заготовок ведется по автоматическому циклу, точность заданных перемещений не зависит от квалификации рабочего (в связи с этим станки с ЧПУ могут обслуживать рабочие невысокой квалификации), но наладчики таких станков должны иметь очень высокую квалификацию.

На многооперационных станках возможна обработка всех или большинства поверхностей заготовки за один у станов, вследствие чего исключена погрешность установки.

7. Режущий инструмент

7.1 Назначение режущего инструмента

Зенкер - многолезвийный режущий инструмент для обработки цилиндрических и конических отверстий в деталях с целью увеличения их диаметра, повышения качества поверхности и точности.

Зенкерование как получистовая и, отчасти, чистовая операция механической обработки имеет следующие основные назначения:

Очистка и сглаживание поверхности отверстий: перед нарезанием резьбы или развёртыванием;

Калибрование отверстий: для болтов, шпилек и другого крепежа.

7.2 Технические требования, предъявляемые к режущему инструменту

Всякий режущий инструмент, должны обладать высокой твердостью, которая должна быть выше твердости обрабатываемых материалов. Вместе с тем, материал резца должен быть достаточно вязким, чтобы режущие кромки не выкрашивались под давлением стружки. Необходимо также, чтобы резцы имели высокую износоустойчивость.

В процессе резания возникает трение по передней и задней поверхностям инструмента. Стружка истирает переднюю, а деталь, точнее ее поверхность резания, заднюю поверхность инструмента. Это приводит к затуплению. Отсюда следует, что основным качеством режущих инструментов для их производительной работы должны быть твердость и износоустойчивость. Но этого еще недостаточно. Дело в том, что в процессе резания выделяется много теплоты. Часть ее поступает в инструмент и постепенно разогревает его режущие кромки и поверхности. Когда температура инструмента достигает определенного значения, он теряет свою первоначальную твердость и быстро выходит из строя. Зенкеры изготовляют преимущественно из быстрорежущих сталей или оснащёнными пластинами твёрдых сплавов. При зенкеровании широко применяются смазочно-охлаждающие вещества. Таким образом, третьим требованием, предъявляемым к материалам для режущих инструментов, является высокая теплостойкость, или температуроустойчивостъ. Чем выше теплостойкость резца, тем более высокими, при прочих равных условиях, могут быть режимы резания, тем выше производительность при резании.

ТВЕРДОСТЬ. Чтобы внедриться в поверхностные слои обрабатываемой заготовки, материал режущих лезвий рабочей части инструментов должен иметь высокую твердость.

Твердость инструментальных материалов может быть природная, т.е. свойственная этому материалу при его образовании, и может быть получена специальной обработкой. Так, инструментальные стали поставляются с металлургических заводов в отожженном состоянии, и в этом состоянии они легко поддаются обработке резанием. Механически обработанные инструменты подвергают термообработке, шлифованию и заточке. В результате термообработки существенно повышаются прочность и твердость инструментальных сталей. Твердость термообработанных инструментальных сталей измеряется по шкале Роквелла и выражается в условных единицах HRC. При твердости термообработанных инструментов, изготовленных из инструментальных сталей, в пределах HRC 63.64 достигаются наиболее устойчивая их работа и наименьшая изнашиваемость лезвий. При меньшей твердости возрастает изнашиваемость лезвий инструментов, а при большей твердости лезвия начинают выкрашиваться из-за чрезмерной хрупкости.

Твердые сплавы, минералокерамика и применяемые для изготовления режущих частей инструментов синтетические инструментальные материалы имеют высокую природную твердость, существенно превышающую твердость термообработанных инструментальных сталей.

Твердость минералокерамики и твердых сплавов измеряется по шкале Роквелла и находится в пределах HRA 87.93. Твердость синтетических инструментальных материалов настолько велика, что сопоставима с твердостью природного алмаза. Поэтому оценку твердости этих материалов производят по их микротвердости, которая находится в пределах 85.94 ГПа.

ПРОЧНОСТЬ. В процессе резания на рабочую часть инструментов действуют силы резания, достигающие значений более 10 кН. Под действием этих сил в материале рабочей части возникают большие напряжения. Чтобы эти напряжения не приводили к разрушениям рабочей части, инструментальные материалы должны быть достаточно прочными.

Из всех инструментальных материалов наилучшим сочетанием прочностных характеристик обладают инструментальные стали. Отношение между их пределами прочности на изгиб и растяжение равно 1,3.1,6, а отношение между пределами прочности на сжатие и растяжение - 1,6.2,0. Благодаря этому рабочая часть инструментов, выполненных из инструментальных сталей, успешно выдерживает сложный характер нагружения и может работать на сжатие, кручение, изгиб и растяжение.

Затем в порядке убывания прочностных характеристик следуют: твердые сплавы, минералокерамика, синтетические инструментальные материалы и алмазы. Все эти материалы достаточно хорошо выдерживают сжимающие напряжения. Однако их существенным недостатком является низкое значение прочности на изгиб (аи = 0,3.1,0 ГПа).

Предел же прочности на растяжение у этих материалов настолько мал, что вообще не позволяет производить обработку резанием при действии в них растягивающих напряжений. При использовании этой группы инструментальных материалов необходимо за счет соответствующей геометрии рабочей части добиваться, чтобы в процессе резания в них действовали только сжимающие напряжения.

ТЕМПЕРАТУРОСТОЙКОСТЬ. Интенсивное выделение теплоты в процессе резания металлов ведет к нагреву лезвий инструмента, причем наибольшая температура развивается на контактных поверхностях лезвий. После нагрева вплоть до этой температуры и охлаждения инструментальные материалы не изменяют своих свойств. При нагреве выше критической температуры в инструментальных материалах происходят структурные изменения и связанное с этим снижение твердости. Критическая температура называется температурой красностойкости. В основе термина "красностойкость" лежит физическое свойство металлов в нагретом до 600°С состоянии излучать темно-красный свет. По сути своей термин "красностойкость" означает температуростойкость инструментальных материалов. Различные инструментальные материалы имеют температуростойкость в широких пределах - от 220 до 1800°С. В порядке убывания температуростойкости инструментальные материалы располагаются в следующем порядке:

а) синтетические инструментальные материалы; б) минералокерамика;

в) твердые сплавы; г) инструментальные быстрорежущие стали;

д) инструментальные углеродистые стали.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. Увеличение работоспособности режущего инструмента может быть достигнуто не только за счет повышения температуростойкости инструментального материала, но и благодаря улучшению условий отвода теплоты, выделяющейся в процессе резания на лезвии инструмента и вызывающей его нагрев до высоких температур. Чем большее количество теплоты отводится от лезвия в глубь массы инструмента, тем ниже температура на его контактных поверхностях. Присутствие в стали таких легирующих элементов, как вольфрам и ванадий, снижает теплопроводящие свойства инструментальных сталей, а легирование титаном, молибденом и кобальтом, наоборот, заметно повышает. Это же относится и к твердым сплавам, в состав которых входит карбид титана. Они более теплопроводны, чем твердые сплавы, содержащие только карбид вольфрама.

ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ. Взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом протекает в условиях подвижного контакта. При этом оба тела, образующих трущуюся пару, взаимно изнашивают друг друга. Материал каждого из взаимодействующих тел обладает: рованные частицы инструментального материала.

7.3 Элементы конструкции и геометрические параметры инструмента

Рис.7.3 Зенкер

Зенкер, режущий инструмент для обработки отверстий. Зенкеры по конструктивным особенностям и способу закрепления делятся на хвостовые и насадные, цельные и сборные; они предназначены для окончательной обработки отверстий или предварительной обработки отверстий под последующее развертывание. Зенкеры с наружным диаметром до 32 мм изготовляются цельными и внешне напоминают спиральные сверла, но в отличие от последних имеют три винтовые канавки и, следовательно, три режущие кромки, что увеличивает их производительность. Режущая, или заборная, часть выполняет основную работу резания. Калибрующая часть предназначена для калибрования отверстий и придания правильного направления зенкеру. Хвостовик служит для закрепления зенкера в станке. На рис.7.3 показан зенкер насадной напайной из быстрорежущей стали.

Зенкеры сборные со вставными ножами из быстрорежущей стали или оснащенные пластинками твердого сплава выполняются с плоской передней поверхностью.

Профиль канавок зенкера делается различный. У спиральных хвостовых зенкеров профиль канавки аналогичен профилю канавки сверла и отличается только меньшей глубиной и большим числом канавок. Для четырехзубых насадных зенкеров применяется криволинейный профиль канавки. Угловой профиль канавок также применяется у насадных зенкеров. Изготовление канавок такого профиля производится угловыми фрезами с углом профиля ТЕТА = 110°.

Канавки зенкера должны обеспечить достаточное пространство для размещения и отвода стружки. При недостаточном объеме канавки стружка сминается и даже пакетируется, что ведет к поломке режущего инструмента. Глубина канавки h колеблется в пределах h = (0,27 - : - 0,1) d, а диаметр сердцевины D1 = (0,45-: - 0,8) d для зенкеров диаметром от 10 до 80 мм/

С целью улучшения направления при работе каждый зуб зенкера снабжается цилиндрической ленточкой шириной f = (0,1 - : - 0,05) d. Подобно сверлам, у зенкеров ленточки шлифуются не по цилиндру, а с небольшой конусностью. Величина обратной конусности колеблется в зависимости от диаметра зенкера от 0,04 да 0,10 мм на 100 мм длины.

Если цилиндрический стержень, имеющий стружечные канавки установить на станок и попытаться вести обработку отверстия, то режущие кромки, расположенные на его торце, не будут нормально работать, так как они не будут иметь положительных задних углов. Чтобы создать на режущих кромках положительные задние углы порядка АЛЬФА = 8 - : - 10°, зенкер затачивается по задним поверхностям его зубьев. Заточка зенкеров производится по коническим, винтовым и плоским поверхностям.

Зенкеры с углом в плане ФИ=90°, у которых режущие кромки располагаются на торце, особенно при врезании имеют плохое направление, работают неспокойно, колеблются, что снижает стойкость инструмента, точность обработки и качество обработанной поверхности. Чтобы облегчить вхождение зенкера в отверстие и уменьшить его вибрации, применяют зенкеры, у которых режущие кромки с осью инструмента составляют угол в плане ФИ меньший 90°. В этом случае на любой режущей кромке при работе возникают усилия, направленные перпендикулярно ОСИ зенкера. Если при этом зенкер отклонится в какую-то сторону, то соответствующая режущая кромка будет срезать больший слой металла, в результате на этой кромке возникнут большие усилия, чем на других кромках. Это будет способствовать обратному отклонению оси зенкера и выравниванию загрузки его режущих кромок.

Угол в плане ФИ у зенкеров берется в пределах 45-60°. С целью обеспечения более плавного врезания инструмента и повышения стойкости целесообразно применять двойную заточку и создавать переходную кромку длиной 0,3-1,0 мм с углом в плане ФИ = 30°.

Разработаны также конструкций зенкеров с механическим креплением круглых пластинок, у которых угол в плане ФИ непрерывно изменяется по длине кромок. В корпусе закрепляются пластины при помощи центрального винта, штока и винта.

Диаметр в начале режущей части зенкера выполняется меньше диаметра предварительно обработанного отверстия на 1-2 глубины резания.

Угол между режущей кромкой и осевой плоскостью, проходящей через базовую точку, называют углом наклона ЛЯМБДА. Угол наклона режущей кромки ЛЯМБДА оказывает существенное влияние на направление вывода стружки, образующейся в процессе резания. При отрицательных значениях угла ЛЯМБДА = (-5°) - : - (-10°) стружка двигается в направлении подачи в предварительно обработанное отверстие. Указанное направление движения стружки является приемлемым только при обработке сквозных отверстий. При обработке глухих отверстий применяют зенкеры, у которых режущие кромки располагаются в осевой плоскости и угол ЛЯМБДА = 0. С целью укрепления вершины зуба у твердосплавных зенкеров применяют положительный угол ЛЯМБДА = 10 - : - 15*.

Так как у зенкеров рабочие участки режущих кромок имеют небольшую длину и располагаются на периферии, угол наклона винтовой канавки выбирается таким образом, чтобы создать в этой зоне целесообразные величины передних углов. С увеличением угла ОМЕГА возрастают и передние углы. Поэтому значение угла ОМЕГА выбирается в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала. Обычно угол ОМЕГА = 15 - : - 25°. В конструкциях сборных зенкеров для обеспечения надежной опоры ножей угол ОМЕГА приходится уменьшать до 12°.

Заключение

В процессе изучения многоцелевого станка 2204ВМФ2 были рассмотрены его технологические возможности, технические характеристики, способы крепления заготовки и инструмента, устройство и принцип действия станка. А так же была рассмотрена кинематическая схема, где показаны главное движение, движение подачи, радиальное перемещение суппорта, продольное перемещение стола и другие.

В дальнейшем был расчет количества зубьев и определение знаменателя геометрического ряда, расчет частот вращения каждой ступени, выбор оптимального варианта структурной сетки и построение графика частот вращения.

Так же была изучена техника безопасности при работе на данном станке. Сюда входят правила эксплуатации и технического обслуживания станка, установка заготовок и зажимных приспособлений, приемы работы. И самое главное были изучены основные правила безопасной эксплуатации металлообрабатывающих станков для рабочих всех профессий.

Литература

1. Кочергин А.И. Расчет, конструирование металлорежущих станков и станочных комплексов. "Вышэйшая школа", 1991 г.

Металлорежущие станки (альбом общих видов, кинематических схем и узлов). Кучер А.М., Киватицкий М.М., Покровский А.А. Изд-во "Машиностроение", 1971, стр.308. табл.1.

Паспорт станка 2204ВМФ2

Сергель Н.Н. Металлорежущие станки: Курс лекций/ Н.Н. Сергель. - Барановичи: БарГУ, 2006. - 360 с.

Чернов И.А. Металлорежущие станки - 3-е издание, переработанное и дополненное, М: Машиностроение, 1978 - 2003 г.

ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ И ДВИЖЕНИЙ В НИХ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ СТАНКОВ

Металлорежущим станком называется машина, предназначенная для обработки заготовки определенной формы в соответствии с рабочим чертежом детали путем снятия стружки. Металлорежущие станки классифицируют по различным признакам.

По степени специализации различают станки:

1) универсальные, применяемые для выполнения различных операций на заготовках широкой номенклатуры;

2) специализированные, обрабатывающие однотипные заготовки, сходные по конфигурации, но имеющие различные размеры;

3) специальные, применяемые для обработки заготовок одного типоразмера. Специализированные и специальные станки используют в крупносерийном и массовом производстве, а универсальные, как правило, - в единичном и мелкосерийном.

По степени точности (ГОСТ 8-82 Е) станки разделены на классы; нормальной точности (класс Н), повышенной (класс П), высокой (класс В), особо высокой точности (класс А), а также особо точные или мастер-станки (класс С). Станки класса П строят с повышенными требованиями к точности изготовления и сборки. Точность станков классов В, А, С достигается за счет особенностей конструкции, высокой точности изготовления и специальных условий сборки и эксплуатации в помещениях с нормальной температурой и влажностью.

По массе станки делят на легкие - массой до 1 т, средние - до 10 т и тяжелые - свыше 10 т. Тяжелые станки, в свою очередь, подразделяют на крупные - от 10 до 30 т, собственно тяжелые - от 30 до 100 т, особо тяжелые - массой более 100 т.

По виду выполняемых работ и применяемых режущих инструментов все серийно выпускаемые станки делят на девять групп, каждая группа разделена на девять типов станков. Классификационная таблица (табл. 1) разработана ЭНИМС.

1. Классификация станков

Продолжение табл. 1.

Обозначение модели серийно выпускаемых станков состоит из сочетания трех или четырех цифр, иногда с добавлением букв. Первая цифра обозначает номер группы по классификационной таблице, вторая цифра указывает тип станка. Третья, а иногда и четвертая цифры характеризуют основные параметры станка, различные для станков разных групп. Так, для фрезерных станков - это типоразмер стола, для поперечно-строгальных и долбежных - максимальный ход ползуна и т. д. Буква, если она находится между цифрами, указывает на модернизацию базовой модели станка. Буква после цифр обозначает модификацию или класс точности станка.

Например, вертикально-сверлильный станок модели 2Н150: здесь 2 - сверлильный, Н - модернизация, 1- вертикальный, 50 - наибольший условный диаметр сверления.

В моделях станков с программным управлением для обозначения степени автоматизации добавляется буква Ф с цифрой: Ф1 - станки с цифровой индикацией и преднабором координат, Ф2 - станки с позиционными и прямоугольными системами числового программного управления (ЧПУ); Ф3 - станки с контурными системами ЧПУ и Ф4 - станки с универсальной системой ЧПУ для позиционной и контурной обработки. Например, станок 6Р11Ф3 - вертикально-фрезерный консольный с контурной системой ЧПУ с первым типоразмером стола. Для станков с цикловыми системами программного управления введен индекс Ц, с оперативными системами - индекс Т (например, 16К20Т1).