3287 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ ТОКАРНЫЕ И СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

Лабораторная работа №1

Изучение конструкции металлорежущих станков

  1. Цель работы

Целью настоящей работы является рассмотрение структуры металлорежущих станков, практическое ознакомление с устройством токарно-винторезного станка ТВ-4 и назначением его основных узлов.

 

  1. Общие сведения

В процессе изготовления изделий в современном машиностроении обработка металлов и других конструкционных материалов резанием играет особую роль. Именно обработка резанием позволяет придать заготовкам деталей машин и приборов, полученных литьем, прокаткой, ковкой, штамповкой и другими методами, требуемую форму, точные размеры и заданное качество поверхности. И хотя обработке резанием присущи серьёзные недостатки: сравнительно низкая производительность и образование значительного количества отходов (в среднем 20 % обрабатываемого материала превращается в стружку) – возможность получения высокой точности и качества поверхности, не достижимых другими методами обработки, делает её незаменимой при изготовлении большинства деталей.

В подавляющем большинстве случаев процесс обработки резанием осуществляют на металлорежущих станках с помощью различных режущих инструментов. Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования машиностроительных предприятий, количественно намного опережая все его остальные виды. Число станков, их технический уровень и состояние в значительной степени характеризуют производственную мощь государства, поэтому в нашей стране развитию станкостроения – важнейшей отрасли отечественного машиностроения –уделяется исключительно большое внимание.

Металлорежущим станком называется технологическая машина, предназначенная для размерной обработки металлических и неметаллических заготовок с целью получения деталей заданной формы и размеров с требуемой точностью и заданным качеством поверхности. Как правило, на станках осуществляется обработка резанием, при которой с поверхности заготовки в виде стружки удаляется припуск, снимаемый с помощью различных режущих инструментов – лезвийных или абразивных. Кроме того, к станкам относят также технологическое оборудование, в котором для размерной обработки используются пластическое деформирование поверхности заготовок, электрофизические и электрохимические методы, сфокусированный электронный или лазерный луч и т.п.

Несмотря на большое число и разнообразие конструкций станков, в их устройстве есть много общего. С точки зрения выполняемых функций практически все составные части станка можно свести к четырем основным группам: несущей системе, приводу, системе управления, вспомогательным устройствам, определяющим структуру металлорежущего станка (рис.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Структура металлорежущего станка

 

В несущую систему станка входят его опорные элементы и исполнительные органы.

Опорными элементами станка являются его неподвижные корпусные детали и узлы, служащие базой для размещения как его подвижных деталей и узлов, так и отдельных элементов и механизмов. Многие опорные элементы могут перемещаться в различные положения при наладке станка (на рис.2 наладочные перемещения sнал), но во время обработки они неподвижно закрепляются. Для перемещения по ним подвижных деталей и узлов опорные элементы  имеют направляющие.

Основным опорным элементом любого станка является станина, на которой монтируются остальные узлы и механизмы станка. Станины 6 могут быть горизонтальными (рис.2), вертикальными и определяющими либо горизонтальную, либо вертикальную компоновку металлорежущего станка.

Вертикальные станины (стойки 8) для повышения устойчивости станков опираются на плиту (основание) 1. Стойка сверлильного станка называется колонной 5. Ряд станков наряду с горизонтальной станиной имеет одну или две стойки.

У многих станков (радиально-сверлильных, токарно-карусельных, продольно-фрезерных, строгальных) имеется траверса (поперечина) 11, которая может перемещаться по вертикальным направляющим станины или стойки (стоек). По горизонтальным направляющим траверсы перемещаются подвижные узлы станка. У тяжелых двухстоечных станков (например, токарно-карусельных) верхние концы стоек соединены неподвижной перекладиной 10, создающей жесткую рамную конструкцию – портал. Горизонтально-фрезерные станки для повышения жесткости оправки, несущей фрезу, оснащаются хоботом 13.

 

Рис. 2. Типовые компоновки металлорежущих станков: вертикально-сверлильного (а), универсально-токарного (б), токарно-карусельного (в), горизонтально-фрезерного (г) и поперечно-строгального (д)

 

Для размещения механизмов станков (коробок скоростей со шпинделем, коробок подач и т.п.) в тех случаях, когда они не расположены внутри станины или стойки, применяются бабки или головки 4 (шпиндельные, шлифовальные и т.д.). У некоторых станков (например, шлифовальных) бабки могут быть подвижными и осуществлять движение подачи. Консоль 12 фрезерного станка с размещенной в ней коробкой подач перемещается по вертикальным направляющим станины.

Исполнительными органами станка называются его подвижные детали и узлы, сообщающие режущему инструменту и обрабатываемой заготовке необходимые движения – рабочие, вспомогательные, установочные, делительные. Например, на компоновках станков (рис.2) показаны следующие рабочие движения исполнительных органов: главное движение v – вращение шпинделя (а–г) и возвратно-поступательное движение (д); подачи (продольная, поперечная, вертикальная, горизонтальная) – непрерывные (а–г) и периодические (д).

У станков с вращательным главным движением наиболее важным исполнительным органом является шпиндель 3 – вал, сообщающий вращение режущему инструменту или обрабатываемой заготовке. Обычно шпиндель представляет собой выходной вал коробки скоростей станка. Шпиндель вращается в подшипниках станины или шпиндельной бабки.

Суппорт 7 служит для установки инструмента и сообщения ему движения подачи (продольного sпр и поперечного sпоп). Суппорт перемещается по направляющим станины, стойки или траверсы.

Стол 2 служит для сообщения закрепленной на нем заготовке движения подачи: вертикального sверт, горизонтального sгор (фрезерные, поперечно-строгальные, долбежные, расточные, шлифовальные станки) или возвратно-поступательного главного движения (продольно-строгальные станки). У некоторых типов станков (сверлильных, протяжных) столы в процессе обработки заготовки неподвижны.

Планшайба 9 представляет собой круглый стол, сообщающий непрерывное вращение заготовкам на карусельных, зубофрезерных, плоскошлифовальных и других станках. Обычно планшайба вращается относительно вертикальной оси (исключение составляют токарно-лобовые станки).

Ползун 14 служит для сообщения режущему инструменту возвратно-поступательного движения (главного на поперечно-строгальных и долбежных станках и подачи на зубошлифовальных станках).

Исполнительные органы станка приводятся в движение приводом, состоящим из источника движения – двигателя и передачи – механизма или среды (рабочая жидкость, воздух), передающей движение от двигателя к исполнительным органам станка.

Система управления станком может быть ручной или автоматической. Ручное управление осуществляется рабочим, обслуживающим станок, с помощью рукояток, штурвалов, кнопок и т. п. Автоматическое управление осуществляется по заданной программе и может быть либо механическим или гидравлическим (станки-автоматы и полуавтоматы), либо электронным (станки с ЧПУ и многоцелевые). У станков с ЧПУ и многоцелевых электронная система управления, обычно выполняемая в виде отдельного блока, вынесенного за пределы станка, имеет весьма сложную конструкцию, и её стоимость может многократно превышать стоимость собственно станка.

Вспомогательные устройства обслуживают процесс обработки: обеспечивают смазывание станка,  охлаждение зоны резания, отсос тумана и пыли, работу гидро- и пневмосистемы, автоматическую уборку стружки и т. д.

 

  1. Токарные станки

Станки токарной группы предназначены для выполнения самых разнообразных операций обработки поверхностей вращения: обтачивания наружных и растачивания внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей; подрезания торцов и уступов; прорезания круговых канавок; сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания отверстий; нарезания наружных и внутренних резьб. Токарные станки по сравнению с другими группами металлорежущих станков наиболее распространены на машиностроительных заводах и предназначены для обработки самых разнообразных деталей: валов, втулок, колец, дисков и т. д., а также поверхностей вращения у деталей некруглой формы.

 

Рис. 3. Токарно-винтовой станок модели 16К20

 

На рис.3 показан общий вид широко распространенного токарно-винторезного станка модели 16К20, применяемого в единичном и мелкосерийном производствах. Станина 8 с продольными направляющими опирается на переднюю 15 и заднюю 9 тумбы. Слева на станине смонтирована передняя (шпиндельная) бабка 1, несущая шпиндель 2, который осуществляет главное рабочее движение v, передаваемое обрабатываемой заготовке кулачковым или поводковым патроном. В передней бабке располагаются валы коробки скоростей с зубчатыми колесами и блоками, переключение которых для установления требуемой частоты вращения шпинделя осуществляется рукоятками управления 18 и 19. С правой стороны расположена задняя бабка 7, на выдвижной пиноли которой устанавливается задний центр, поддерживающий при обработке длинную заготовку, или осевой инструмент (сверло, зенкер, развертка) для обработки центрального отверстия. Заднюю бабку можно перемещать вдоль направляющих станины и закреплять в зависимости от длины обрабатываемой заготовки на требуемом расстоянии от передней бабки.

По направляющим 6 станины между обеими бабками перемещается суппорт, сообщающий закрепленным в четырехпозиционном поворотном резцедержателе 3 резцам движения подачи. Суппорт имеет нижнюю каретку 5 с продольным движением подачи sпрод, средние поперечные салазки 13 с поперечным движением подачи sпоп и верхние резцовые (поворотные) салазки 4 с движением подачи sн в горизонтальной плоскости под любым углом. Продольная и поперечная подачи каретки и поперечных салазок осуществляются от механизмов, расположенных в прикрепленном к каретке суппорта фартуке 12 и получающих движение от коробки подач 14 через ходовой вал 11 при точении или ходовой винт 10 при нарезании резьбы.

Коробка подач получает движение от шпинделя станка через гитару сменных колес. Управление коробкой подач осуществляется рукоятками 16 и 17, с помощью которых устанавливается подача или шаг резьбы и отключается коробка подач при нарезании резьбы напрямую (от гитары к ходовому винту).

В передней тумбе 15 расположен главный электродвигатель станка, через ременную передачу приводящий в движение коробку скоростей и шпиндель. Для осуществления быстрого (установочного) перемещения суппорта станок имеет вспомогательный электродвигатель, сообщающий быстрое вращение ходовому валу 11. В нижней части станина станка снабжена корытом для сбора стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

Для закрепления на токарном станке обрабатываемой заготовки применяют универсальные и специальные приспособления. К наиболее распространенным приспособлениям относятся патроны, центры, оправки. При обработке длинных нежестких валов для создания дополнительной опоры с целью предотвращения прогиба вала под действием сил резания применяют люнеты.

 

  1. Последовательность выполнения работы

4.1.         Зарисовать общий вид станка ТВ-4. Обозначить основные узлы станка и указать их наименование.

4.2.         Опытным путем установить назначение и принципы работы основных узлов станка.

4.3.         Оформить отчет.

 

  1. Содержание отчета.

5.1.         Цель работы.

5.2.         Краткие сведения о металлорежущих станках.

5.3.         Схема структуры станка.

5.4.         Общий вид станка ТВ-4 с необходимыми указаниями и пояснениями.

 

  1. Контрольные вопросы.

6.1.         Цель работы.

6.2.         Значение металлорежущих станков в современном машиностроении.

6.3.         Что называется металлорежущим станком?

6.4.         Что такое структура металлорежущих станков и её основные составляющие части?

6.5.         Укажите состав и назначение несущей системы, системы управления, вспомогательных устройств и привода.

6.6.         Устройство и назначение токарно-винторезного станка ТВ-4.

6.7.         Назначение и устройство: коробки скоростей, коробки подач, гитары, задней бабки, фартука, поперечного и продольного суппортов, ходового вала и ходового винта, трехкулачкового патрона и т. д.

6.8.         Назначение и устройство лимба.

6.9.         Укажите основные узлы станка ТВ-4.

 

Лабораторная работа №2

Разработка кинематической схемы

токарно-винторезного станка ТВ-4

 

  1. Цель работы

Целью настоящей работы является практическое ознакомление с типами механизмов, применяемых в станках, их условными обозначениями и уравнениями движения, а также с рассмотрением основных принципов составления кинематической схемы токарно-винторезного станка ТВ-4.

 

  1. Общие сведения

Передачи, применяемые в станках.

Для сообщения движения исполнительным органам станка применяют различные передачи, чаще всего механические. Каждая такая передача (кинематическая пара) представляет собой простейший механизм, состоящий из двух-трех отдельных деталей, и содержит ведущее и ведомое звенья. Ведущее звено сообщает требуемое движение ведомому звену. В табл. 1 приведены упрощенные условные обозначения основных механических передач по ГОСТ 2.770—68 и даны их важнейшие характеристики.

Механические передачи делятся на две группы: механизмы для передачи вращательного движения и механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное. По принципу действия передачи первой группы (1–6) делятся на передачи трения (ременные) и передачи зацепления (цепные, зубчатые, червячные). В этих передачах движение  передается от ведущего вала I к ведомому валу II. Основным кинематическим параметром, определяющим соотношение движений между звеньями, является передаточное отношение i=n2/n1, откуда n2=n1i, где n1 и n2 – частота вращения соответственно ведущего и ведомого валов.

Для ременной передачи i=(d1/d2)x, где d1 и d2 – диаметры ведущего и ведомого шкивов, мм; x=0,985 – коэффициент проскальзывания ремня. Для зубчатой и цепной передачи i=z1/z2, где z1 и z2 – числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес или звездочек. Для червячной передачи i=k/z, где k – число заходов червяка; z – число зубьев червячного колеса.

Передачи первой группы 1–5 могут быть понижающими (i<1) или повышающими (i>1). Червячная передача 6 – всегда понижающая.

Для передач второй группы (7,8) основным кинематическим параметром является ход передач Н – величина поступательного перемещения ведомого звена за один полный оборот вращающегося ведущего звена, мм/об. Для реечной передачи Н=pmz, где m – модуль зацепления, мм; z – число зубьев реечной шестерни. Для передачи винт – гайка Н=kP, где k – число заходов винта; P – шаг ходового винта, мм. Чаще всего k=1, тогда Н=Р.

Таблица

 

Передачи, применяемые в станках

 

 

 

Передача

 

Условное

обозначение

 

Назначение

Передаточное отношение или ход передачи Н, мм/об

1

Плоско-ременная

 

 

 

Передача вращения между валами с параллельными осями

i=(d1/d2)x

2

Клино-ременная

 

 

 

 

i=(d1/d2)x

3

Цепная

 

 

 

i=z1/z2

4

Зубчатая цилиндри-ческая

 

 

 

i=z1/z2

5

Зубчатая коническая

 

 

 

Передача вращения между валами с пересекающимися осями

i=z1/z2

 

 

 

Окончание таблицы

6

Червячная

 

 

 

Передача вращения между валами со скрещивающимися осями

i=k/z

7

Реечная

 

 

 

Преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот

Н=pmz

8

Винт—гайка

 

 

 

Преобразование вращательного движения в поступательное

Н=kP

 

 

2.1.         Кинематика станка

Под кинематикой станка понимается совокупность последовательного соединения кинематических пар, с помощью которых движение от привода передается к исполнительным механизмам.

а                             б                             в

Для анализа движения различных органов станка применяются кинематические схемы, дающие наглядное представление о кинематике станков, а в некоторой степени и об их конструкции. Такие схемы выполняют с применением условных графических обозначений, приведенных в таблице.

На кинематической схеме изображают все основные элементы привода станка. Валы на оси на кинематических схемах изображают сплошной основной линией и нумеруют римскими цифрами. Расположенные на валу детали (например, зубчатые колеса или блоки колес) могут быть либо закреплены на нем глухо (рис.1,а), либо свободно вращаться относительно него (рис.1,б), либо перемещаться вдоль его оси на скользящей шпонке или по шлицам, не проворачиваясь (рис.1,в). Кинематическую схему вычерчивают в виде развертки на плоскости, и, как правило, изображают вписанной в контур станка. При этом допускается переносить элементы вниз от их истинного расположения или поворачивать в удобные для изображения положения. В этих случаях сопряженные звенья кинематической пары соединяют штриховой линией.

На кинематической схеме указываются данные привода, позволяющие производить необходимые кинематические расчеты: частоты вращения двигателей, диаметры шкивов, числа зубьев шестерен, шаги винтов и т. п.

 

  1. Последовательность выполнения работы

3.1.         Выявить кинематические пары станка ТВ-4.

3.2.         Составить кинематическую схему станка ТВ-4.

3.3.         Оформить отчет.

 

  1. Содержание отчета

4.1.         Цель работы.

4.2.         Краткие теоретические сведения о кинематических парах и кинематике станков.

4.3.         Условные обозначения кинематических пар и их уравнений движения.

4.4.         Графическое изображение кинематической схемы станка ТВ-4 с обозначением позиций.

 

  1. Контрольные вопросы

5.1.         Цель работы.

5.2.         Типы передач, применяемые в станках.

5.3.         Определение кинематической пары и кинематического звена.

5.4.         Определение уравнения движения кинематической пары.

5.5.         Приведите схемы конкретных кинематических пар и уравнений их движения. Приведите обозначения кинематических пар на валах.

5.6.         Что Вы понимаете под кинематикой станка?

5.7.         Дайте определение кинематической схемы станка. С какой целью она составляется?

5.8.         Укажите кинематические пары на схеме и их назначение.

 

 

 

Лабораторная работа №3

Составление уравнений кинематического баланса

 

  1. Цель работы

Целью настоящей работы является практическое ознакомление с видами движений, выявлением кинематических цепей, составлением уравнений кинематического баланса и расчетом режимов обработки изделий токарных станков.

 

 

  1. Общие сведения

Кинематическая схема станка состоит из нескольких кинематических цепей (главного движения, подачи, вспомогательных движений и т. д.). Кинематическая цепь представляет собой систему последовательно расположенных кинематических пар (передач)—ременных, зубчатых и т. п.

Кинематическая цепь передает движение от начального её звена к конечному. Обычно начальное звено совершает вращательное движение; конечное звено получает либо вращательное, либо прямолинейное  поступательное движение. С помощью кинематических цепей осуществляется передача движения от двигателя к исполнительным органам станка, а также изменение скоростей и направления движения исполнительных органов, согласование движений отдельных узлов станка и преобразование одного вида движения в другой (например, вращательного в поступательное или наоборот).

Передаточное отношение кинематической цепи определяется как произведение передаточных отношений всех m составляющих её передач:

Iк.ц.=i1i2…im.

Для изменения соотношения движений начального и конечного звеньев в кинематическую цепь вводят орган настройки, который позволяет изменять передаточное отношение цепи. В качестве органа настройки чаще всего применяют сменные зубчатые колеса (гитары), коробки скоростей и подач. Под настройкой станка понимается установление требуемых скоростей движения его исполнительных органов и их согласование с целью осуществления необходимого относительного движения между обрабатываемой заготовкой и режущим инструментом. Для настройки необходимо найти параметры органов настройки на основе определения расчетных перемещений и составления уравнений кинематического баланса цепей станка.



 
Пнд станок. подачи на и кВт Мощность. Гильотины для металла используются