Ответы на ГОСЭКЗАМЕН

3,11

В отличии от лезвийного инструмента шлифовальные круги работают методом касания. При вращательном движении круга в зоне его контакта заготовкой часть зерен срезают материал в виде очень большого числа тонких стружек (10⁸ стр/мин). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Классификация шлифовальных станков по форме обрабатываемой поверхности: плоская – плоскошлифовальные, торцешлифовальные, продольно-шлифовальные; цилиндрическая – круглошлифовальные (центровые), бесцентрово-шлифовальные; винтовая – резьбошлифовальные; обкатная (эвольвентная) – зубошлифовальные; фасонная – профильношлифовальные. Шлифовальные станки отличаются высокой точностью, позволяющей обеспечить высокое качество обработки, определяемое точностью, позволяющей обеспечить высокое качество обработки, определяемое точностью размеров (2 – 4 мкм и точение), формы (например, некруглость 0,3 – 0,5 мкм, цилиндричность 1 – 2 мкм, нплоскостность 2 мкм) и расположения обрабатываемой поверхности, а также ее шероховатостью (R_a – 0,63 – 0,16 мкм). Точность размеров при шлифовании определяется малыми величинами глубины резания (0,05 – 0,005 мм и менее), что требует микроперемещения узла.

3,12

Предназначенны для обработки сквозных и глухих отверстий концевыми инструментами (сверла, зенкеры, развертки, метчики). Виды операций выполняемых на сверлильных станках: сверление, рассверливание, зенкерование, развертка, нарезание резьбы метчиками. Применяя специальные инструменты и приспособления на сверлильных станках можно растачивать отверстие большого диаметра – трепанирование, притирать отверстие, подрезка торцев (циковка). Наиболее распространены следующие виды сверлильных станков: вертикально-сверлильные одношпиндельные станки, радиально-сверлильные станки, настольные одношпиндельные вертикально-сверлильные станки, станки для глубокого сверления (горизонтальной компановки), агрегатные сверлильные станки которые состоят из нормализованных узлов. Могут иметь до 100 и более шпинделей.

3,13

Более 70% деталей типа тел вращения кроме токарной обработки требуют проведения дополнительных оперций: обработки отверстий (сверление, расточка и т.д. от которых расположены //, препендикулярно или под углом к оси детали, фрезерование под разными углами пазов, объемное фрезерование. Создание многоцелевых станков обеспечивает полную комплексную обработку детали на одном станке за одну установку. Существенно повышает точность обработки и производительность обработки. Привод полярной координаты в зависимости от условия обработки должен обеспечивать либо позиционное управление (механическое деление), либо неперрывное управление дискретностью 0,001 и включение с частотой 0,2-0,25 об/мин.

3,14

Используют в крупносерийном производстве для высокопроизводительного шлифования поверхностей типа тел вращения малого диаметра и большой длины, а также заготовок не имеющих центровых отверстий. 1 – болк управления, 2 и 5 – приспособления правки шлифовального круга и ведущего кругов, 3 – шлифовальная бабка, 4 – бабка ведущего круга, 6 – салазки бабки ведущего круга, 7 – станина станка, 8 – устройство подачи на врезмние, 9 – салазки шлифовальной бобки.

4,1

Основные технико-экономические показатели станков: производительность, точность, надежность, универсальность и гибкость, эффективность. Точность обработки – это соответствие размеров, формы, положения и шероховатости обработанных поверхностей к требованиям чертежа и техническим условиям. Основные группы погрешностей станка влияющие на точность обработки: 1) геометрические погрешности – определяется геометрической точностью станка, который характеризуется ошибками взаимного расположения и относительного движения узлов станка. Геометрическая точность зависит от точности обрабатываемой детали и сборки станка. Геометрическая точность характеризуется: а) точностью опорных поверхностей для базирования инструмента и заготовки, б) точность движения исполнительных органов, в) точность взаимного расположения направляющих рабочих органов, г) точность расположения направляющих относительно базовых поверхностей; 2) кинематические погрешности – характеризуются согласованностью взаимосвязанных движений на станке. Кинематическая погрешность определяется ошибками в передаточных числах, зубчатых, червячных и винтовых передач. Они связанны с непоточностью изготовления элементов передач и переменной жесткостью этих элементов; 3) упругие погрешности – возникают из-за деформации несущей системы станка и нарушают правильность взаимного расположения интрумента относительно заготовки при действии силовых факторов. Несущая система станка – это шпиндель с опорами и базовые детали; 4) температурные погрешности – возникают из-за равномерного нагрева различных деталей и узлов станка в результате его работы и изменяет первоначальную геометрическую точность станка. Теплостойкость (термостойкость) станка – характеризует его сопротивляемость возникновению недопустимых температурных деформаций при действии тех или иных источников тепла; 5) динамические погрешности – связанны с относительными колебаниями инструмента и заготовки возникающими по причинам: а) вынужденных колебаний, б) параметрических колебаний, в) автоколебаний, г) процессами при пуске, торможении, реверсировании; 6) погрешности инструмента связанны: с размерным износом инструмента и с ошибками изготовления инструмента и погрешностями установки на станке; 7) погрешность позиционирования (для станков с ЧПУ) характеризуется ошибкой вывода исполнительного органа станка в позицию заданную программой обработки.

4,2

Основные критерии работоспособности: жесткость, износостойкость, прочность, виброустойчивость, термостойкость (теплостойкость). Жесткость – способность сопротивляться появлению упругих деформаций под действием нагрузки. Угловая жесткость , М – закручиваемый момент, - угол закручивания. Контактная жесткость – это свойство сопротивляться контактным деформациям. , - давление в стыке (среднее), - линейные деформации в стыке, - коэффициент контактной податливости, - показатель степени. Расчет на жесткость преследует цель исключить недопустимые деформации, поэтому проводится по формуле , - деформация узла, - допустимая деформация. Износ – процесс разрушения и отделения материала от твердого тела. Износ ограничивается долговечностью деталей по: потере точности, по прочности, по снижению КПД механизма, возрастанию шума. Виды изнашивания деталей станков: 1) механическое (абразивное) изнашивание – изнашивание посторонними твердыми частицами; 2) молекулярно-механическое изнашивание – изнашивание при схватывании вследствие действия молекулярных сил при трении; 3) коррозионно-механическое изнашивание – это механическое изнашивание в сочетании с электрохимическим или химическим взаимодействием детали со средой. При расчете ограничивается давление и путь трения S. Наиболее распространенный в инженерной практике расчет – это ограничение давления . Если деталь или изделие не удовлетворяет условиям прочности, то происходят поломки или необратимые пластические деформации. Два вида разрушений: 1) хрупкие – характерны для маловязких материалов при действии ударных нагрузок (корпуса патронов, зажимные цанги и т.д.); 2) усталостные – характерны при действии переменных нагрузок (валы, шпиндели, зубчатые колеса, подшипники качения и т.д.). Пластические деформации характерны для деталей из вязких материалов (смятие шпонок, искривление валов, осадка пружин и т.д. Расчет на прочность призван исключить поломки и пластические деформации , - эквивалентное напряжение, - допустимые напряжения. Виброустойчивость – это свойство работать без недопустимых колебаний в определенном диапазоне режима. Виды колебательных процессов: вынужденные колебания, параметрические колебания, автоколебания. Термостойкость (теплостойкость) – это свойство станка работать без недопустимых температурных деформаций. Нагрев приводит к следующим вредным явлениям: 1) понижению точности станка; 2) изменению величин зазоров подвижных соединений; 3) изменение вязкости смазочного масляного слоя; 4) понижению стойкости инструмента.

4,3

Приводы бывают: со ступенчатым регулированием, с бесступенчатым регулированием. При ступенчатом регулировании в заданном диапазоне частот обеспечивается фиксированные частоты вращения. При бесступенчатом регулировании обеспечивается настройка на любую частоту в заданном диапазоне частот. Ступенчатые – в диапазоне 10 – 1000, если диапазон любой – то это бесступенчатый. Ступенчатый с коробкой скоростей. С бесступенчатой коробкой регулирования бывают на основе комбинированного привода. АД → вар → коробка скоростей →. Регулируемый двигатель: ДПТ → коробка скоростей →. (основная), или вместо коробки скоростей стоит муфта.

4,4

Предварительный натяг – это постоянная дополнительная нагрузка на подшипниках качения с целью выборки зазора между телами качения и кольцами. Создается в шариковых подшипниках осевым смещением внутреннего и наружного колец (1). Для этого используется: втулки различной длины между внутренними и наружными кольцами (2), предварительным сошлифованием торцев колец (3), пружинами обеспечивающими заданную осевую нагрузку (4). В роликовых конических подшипниках предварительный натяг является неотъемлимой частью монтажа и создается с помощью регулировочных гаек. Гидродинамические подшипники – в которых несущий масляный слой образуется при вращении вала в результате прилипания масла к поверхности вала и вкладыша и затягивания его (масла) в клиновой зазор между рабочими поверхностями вала и вкладыша (5). Недостатки клиновых ГДП – не обеспечивается стабильное положение вала при переменных нагрузках и больших скоростях. Число клиньев 3 – 8. Гидростатические подшипники – это система состоящая из: собственно подшипника – втулки в которых выполнены несущие карманы; системы дросиле обеспечивающих поступление масла в несущие карманы; фильтрование насосной установки. (6) При приложении внешней нагрузки происходит смещение шпинделя, в результате изменяются условия истечения масла из карманов, и сопротивление на входе масла в каждый из карманов, таким образом давление в кармане изменяется так, что результирующее давление воспринимает внешнюю нагрузку. ГСП бывают: радиально-замкнутые; радиально-разомкнутые; упорные. Достоинства: высокая точность вращения; высокие демпфирующие свойства (гасить колебания); практически неограниченная долговечность. Недостатки: сложность; дороговизна. Аэродинамические и аэростатические подшипники по принципу действия аналогичны соответственно ГДП и ГСП. Отличия заключаются в рабочей среде, в том, что вместо масла используется воздух. Так как вязкость воздуха ≈ в 10000 раз больше вязкости масла, образование несущего воздушного слоя возможно при очень больших скоростях скольжения, поэтому в конструкциях станков они не используются. АСП используется в станках с малыми нагрузками. Их применение ограниченно малыми нагрузочными способностями. Магнитные опоры реализованы только в лабораторных макетах. Это связано со сложностями обеспечения стабильности положения вала.

4,5

Приводы бывают: со ступенчатым регулированием, с бесступенчатым регулированием. При ступенчатом регулировании в заданном диапазоне частот обеспечивается фиксированные частоты вращения. При бесступенчатом регулировании обеспечивается настройка на любую частоту в заданном диапазоне частот.

4,6

Гайка может вращаться вокруг винта когда тот закреплен неподвижно. Достоинства: простота, самоторможение. Недостатки: высокое трение и износ, КПД = 02…0,4. Расчет на износостойкость заключается в расчете абразивного износа, коррозионного износа, механического износа. Расчет заключается в ограничении р ≤ [р] в определенных пределах, р – давление. - площадь поверхности контакта. . , где - шаг, - число заходов.

4,7

Предполагают замену трения скольжения на трение качения шариков (значительно реже роликов) помещенных в винтовые канавки, гайки, в винтах. Достоинства: Низкие потери на трение КПД 0,9 – 0,95; высокая чувствительность к микроперемещениям; независимость силы трения от скорости качения. Недостатки: сложность; дороговизна; отсутствие самоторможения; невысокое демпфирование. Область использования: станки с ЧПУ; высокоточные станки. Профиль резьбы, винта и гайки: полукруглый и арочный (1) - ; арочная (2) - , . 1 – для арочных профилей с 2 точками конакта, 2 – для профилей с 4 точками контакта (3). Предварительный натяг с 2 точками контакта осуществляется изготовлением гайки состоящей из 2х частей: 1) поворотом одной половины гайки относительно другой; 2) осевым смещением одной половины относительно другой. Аналогично выбирается зазор в передачах винт-гайка смешанного трения (4).

4,8

Базовые детали являются частью несущей системы станка обеспечивая правильное взаимное положение инструмента, относительно заготовки под воздействием силовых и температурных возмущений. Относятся: основания, станины, стойки, столы, траверсы, суппорты… Требования: первоначальная точность изготовления ответственных поверхностей; долговечность связанная со стабильностью формы и размеров в течение заданного срока эксплуатации (исключ корабления конструкции); жесткость; виброустойчивость; малые температурные деформации. Эти требования удовлетворяются правильным выбором материала и рациональной конструкции. Материалы: чугун, сталь, бетон, полимер-бетон. Станины обычно отливают из качественного серого чугуна и редко выполняют сварными из стали. Для тяжелых станков иногда делают станины из железобетона, которые хорошо воспринимают вибрации и меньше подвергнуты тепловым деформациям.

4,9

Направляющие предназначены для перемещения по станине подверженных узлов станка совершающее прямолинейное, значительно реже круговое перемещение. Требования к направляющим: 1) первоначальная точность изготовления (плоскостность граней, их взаимная параллельность, шероховатость поверхности); 2) долговечность – в смысле сохранения первоначальной точности; 3) малая величина и постоянство сил трения на направляющих; 4) жесткость – характеризуется величиной контактных перемещений на рабочих гранях направляющих и являются частью жесткости несущей системы; 5) высокие демпфирующие свойства. Направляющие качения – предусматривают замену трения скольжения, трением качения роликов или шариков по направляющей (1). Гидродинамические направляющие. Гидродинамическая подъемная сила возникает в направляющих при наличии скольжения между поверхностями трения и сужающегося зазора между ними заполненного маслом. Гидродинамические направляющие имеют клиновые скосы и поперечные канавки для их разделения (2). Гидростатические направляющие – имеют карманы в которых масло подается под давлением (3). Комбинированные направляющие т.е. сочетание направляющих различного типа в одной конструкции дает возможность использовать положительные свойства различных видов трения.

4,10

Характеризуются высокими и непостоянными по величинам трением. Могут работать в режимах сухого, граничного и жидкостного трения в зависимости от нагрузки, скорости, типа системы смазки. Формы направляющих: прямоугольные или плоские (1), треугольные или призматические (2), трапециедальные или ласточкин хвост (3), круглые (4). Достоинства: простота и дешевизна, высокая контактная жесткость, хорошие демпфирующие свойства, надежная фиксация подвижного узла. Недостатки: значительное трение и износ, неравномерность движения на малых скоростях. Область использования: прецезионные станки с малыми нагрузками, направляющие для резких установочных перемещений. Материалы: чугун, сталь, пластмассовые направляющие (редко) из-за податливости.

4,11

Испытание станков – это экспериментальное определение конструкции и эксплуатации свойств для выявления их соответствия техническим требованиям. Различают: 1) приемо-сдаточные испытания серийно выпускаемых станков – проводятся с целью проверки работоспособности готового серийного станка и соответствие его заранее установленным техническим условиям; 2) приемочные испытания опытных образцов танков – проводят для решения вопроса о целесообразности постановки на производство данной модели; 3) лабораторные – с целью получения научных знаний. Проверка геометрической точности станка: *проверка радиального биения центрирующей шейки шпинделя передней бабки; *проверка радиального биения отверстия шпинделя передней бабки; *проверка параллельности оси шпинделя передней бабки направлению продольного перемещения суппорта; *проверка осевого биения шпинделя передней бабки; *проверка перпендикулярности торцевой поверхности буртика шпинделя передней бабки оси вращения шпинделя; *проверка параллельности перемещения пиноли направлению продольного перемещения суппорта; *проверка // оси конического отверстия пиноли задней бабки направлению продольного перемещения; проверка правильности расположения оси отверстия шпинделя передней бабки и пиноли; *проверка // перемещения салазок. Статическое нагружение создают нагружающим устройством, конструкция которого соответствует типу и размерам станка и позволяет воспроизводить силу резания или составляющую. Перемещения измеряются датчиками перемещения (электрические измерительные преобразователи или индикаторы). При определении жесткости станка в статическом состоянии нагружение осуществляется ступенчатым измерением нагрузки. Разгружение производят также ступенчато.

4,12

Дополнительные испытания станков с ЧПУ: 1) проверка отработки прямолинейной траектории под углом к осям координат; 2) проверка отработки системой привода подач единичных импульсов; 3) проверка времени смены инструмента; 4) проверка точности и чистоты обработки контрольного образца; 5) проверка постоянства размеров в партии образцов; 6) испытания на безотказность; 7) исследование точности позиционирования. 1) характеризуется алгеброической разностью наибольшего и наименьшего средних отклонений фактической траектории от запрограмированной. 3) оценкой показателя является суммарное время смены инструмента, а также время его составляющих операций.

4,13

Классификация систем с ЧПУ: по числу потоков информации: разомкнутые, замкнутые; по технологической задаче управления: 1) позиционированные системы с ЧПУ – это системы позволяющие устанавливать рабочие органы станка в заданную позицию без обработки в процессе перемещения (сверлильные и расточные станки); 2) контурные системы ЧПУ – обеспечивает управление перемещения рабочего органа по траектории и с контурной скоростью заданной программы (токарные , фрезерные станки); 3) комбинированные системы – сочетают функции позиционных и контурных систем (многоцелевые станки); по принципу реализации: аппаратные системы, микропроцессорные системы. Для обозначения принятой на станке системы управления используют следующие символы: Ц – цикловая система управления, Ф1 – система с цифровой индексацией перемещения исполнительных органов, Ф2 – позиционная система ЧПУ, Ф3 – контурная система ЧПУ, Ф4 - комбинированная система ЧПУ. Эти символы ставятся вконце буквенно-цифрового индекса станка. 3А151Ц – кругло-шлифовальный станок – цикловой. 16К20Ф1 токарный с цифровым управлением. 2Н150Ф2 – вертикально-сверлильный с позиционной системой ЧПУ. 6Р13Ф3 – вертикально-фрезерный с контурныой системой ЧПУ. ИР500Ф4 многоцелевой с комбинированной системой ЧПУ. Символы отражающие конструктивные особенности станка связанны с автоматической сменой инструмента: Р – смена инструмента поворотом револьверной головки, М – смена инструмента из магазина. Эти символы ставятся перед символом Ф. ИР500МФ4, 2Н150РФ2.

4,14

NC (Numerical Control) – общее название ситемы числового программного управления, также обозначают аппаратные устройства ЧПУ, SNC (stored) – система ЧПУ оснащенная памятью для запоминания управляющих программ, CNC (computer) – микропроцессорные системы управления, HNC (Hand) – оперативная система ЧПУ с возможностью набора управляющей программы на станке, DNC (Direct) – прямое управление, системное управление группой станков от общей ЭВМ. Преимущества микропроцессорной системы по сравнению с аппаратной: 1) более мощные функциональные возможности (внутренняя диагностика системы, наличие каналов связи с ЭВМ более высокго уровня, способность хранить большие библиотеки управления программ); 2) большая гибкость и меньшая подверженность моральному старению – это обусловлено тем, что указанные функциональные возможности поддерживают специальное математическое обеспечение ЧПУ, которые можно наращивать и совершенствовать.

4,15

В основу выбора координатной системы станка с ЧПУ положен международный стандарт. В стандарте используется правостороннее, прямоугольная система координат в которой движение инструмента обозначается по отношению к детали. Положительное направление – это направление при котором инструмент отходит от загтовки. Исходной осью является ось z это ось шпинделя станка. Ось х – перпендикулярна оси z. Если такому условию соответствует 2 оси, то за ось х принимается та по которой возможна большее перемещение. Ось Y – в соответствии с правосторонней системой координат или по правилу правой руки: х – большой палец, Y – указательный, z – средний. Повороты вокруг осей обозначаются А, В, С соответственно. За положительное направление выбирается поворот по часовой стрелке при взгляде вдоль положительного направления. Если перемещается изделие то неправление изменяется на противополодное и обозначается х’, Y’…. Для обозначения перемещения по дополнительным осям используют: X, Y, Z – первичные (основные) оси; U, V, W – вторичные оси; P, Q, R – третичные оси.

4,16

Управляющая программа – совокупность команд на языке программирования соответсвенно заданному процессу обработки заготовки. Она содержит информацию о: величинах и скоростях перемещения инструмента относительно заготовки, частоте вращения шпинделя, смене инструмена, команды исполнительных устройств. Управляющая программа записывается на програмоносителе в виде последовательности кадров (фраз). Каждый кадр содержит информацию необходимую для описания обработки определенного участка детали. Для закодированных символов используется 7 дорожек 8-дорожечной перфоленты. Первое слово – номер кадра. Слово состоит из знака и цифры N и 3х цифр отражающих порядковый номер кадра программы. Подготовительная функция G00 – G99. Размерные слова: x, y, z; U, V, W; P, Q, R; A, B, C; I, J, K. F – подача, S – частота вращения шпинделя, Т – инструмент (00 – 99), М – смешанная или вспомогательная функция (М00 – стоп по программе, М01 – стоп по выбору, М02 – конец программы, М03 – вращение шпинделя по часовой стрелке, М06 – смена инструмента, ….

5,1

N – N – главная секущая плоскость. А – вспомогательная секущая плоскость. φ – главныйугол в плане – угол измеряемый в горизонтальной координатной плоскости между проекциейна нее вектора скорости подачи и проекцией главной режущей кромки. φ₁ – вспомогательный угол в плане – угол измеряемый в горизонтальной координатной плоскости между проекцией на нее вспомогательной режущей кромки и линией, на которой лежит вектор скорости подачи. γ – передний угол. α – главный задний угол. β – угл заострения. α₁ – вспомогательный задний угол

5,2

Под принципиальной кинематической схемой резания понимается совокупность всех движений имеющих место с момента вхождения инструмента в контакт с заготовкой. Перемещение столо. Шлифование – вращательное и поступательное, строгание – прямолинейная подача, при нарезании резьбы – вращательное и прямолинейное перемещение, при протягивании – одно прямолинейное движение.

5,3

а – толщина срезаемого слоя, в – ширина срезаемого слоя и определяется как длина стороны сечения срезаемого слоя, образованной главной режущей кромкой, S и t – технологические параметры срезаемого слоя, а и b – физические параметры срезаемого слоя. . . t > S – срезаемый слой прямой, t = S – срезаемый слой равнобокий, t < S – обратный срезаемый слой. Во всех рассматриваемых случаях (также широкие резцы) площадь номинального поперечного сечения срезаемого слоя А = ab = St