2. Расточные станки

Горизонтально-расточные станки предназначены для обработки заготовок средних и крупных размеров в условиях индивидуального и серийного производства.

На горизонтально-расточных станках возможно растачивание отверстий, точение канавок в них, обтачивание наружных поверхностей, нарезание резьб (рис. 7.5), фрезерование и выполнение других работ.

Основным размером станков является диаметр D выдвижного расточного шпинделя.

Горизонтально-расточные станки малых размеров D=50-125 мм имеют следующие основные узлы (рис. 7.6):

А – задняя стойка; Б – люнет; В – шпиндельная бабка (головка); Г – передняя стойка; Д – сани стола; Е – салазки стола; Ж – поворотный стол; З – станина; И – радиальный ("летучий") суппорт (резцовая головка); К – планшайба; Л – выдвижной расточный шпиндель.

Обрабатываемая деталь закрепляется на столе, режущий инструмент – в шпинделе или суппорте планшайбы.

В станках могут совершаться следующие формообразующие движения:

- главное – вращение шпинделя или планшайбы;

- подачи – осевое перемещение шпинделя, радиальное перемещение суппорта, вертикальное перемещение бабки, продольное перемещение саней с салазками и столом, поперечное перемещение салазок со столом.

В станках возможны следующие наладочные и вспомогательные движения: быстрые и ручные перемещения саней, салазок, бабки и люнета, шпинделя. Возможно, также ручное перемещение задней стойки и поворот стола. Поворотные столы станков имеют 4 фиксированные позиции через 90 градусов. В промежуточные положения стол устанавливается по круговой шкале.

Расточные станки средних размеров (D=100-200 мм) имеют те же узлы, что и станки малых размеров, но стол перемещается лишь в одном направлении, чаще – продольном, а поперечное перемещение сообщается стойкам.

В тяжелых расточных станках (D до 320 мм) стол как таковой отсутствует и заготовку устанавливают на основании (станине), передняя стойка перемещается в продольном и поперечном направлениях, задняя – в поперечном.

На базе ряда моделей горизонтально-расточных станков выпускаются станки с ЧПУ и станки с ЧПУ и автоматической сменой инструмента – так называемые "обрабатывающие центры", или многооперационные, или многоцелевые станки.

Билет №15

1. Записать настроечную формулу и произвести расчёт настройки цепи обкатки станка модели 5К32 на обработку шестерни с числом зубьев Z=__ фрезой с числом заходов K=__ (для справки: i_диф=1; e/f=1; числа зубьев сменных колес: 24,25,25,30,35, 37,40,41,43,45,47,48,50,53,55,58,59,60,61,62,65,67,70,71,73,75,79,80,83,85,89,90,92,95,98,100; можно подбирать четыре колеса, но предпочтительнее – два /первое и последнее в гитаре и какое-либо паразитное/; условия сцепляемости /…+...≥...+20/ должны выдерживаться)

2. Краткие характеристики (суть) различных систем автоматического управления станками.

1. Цепь обкатки:.

2. Система автоматического управления (САУ) представляет собой комплекс устройств и средств связи, обеспечивающий точное и согласованное во времени взаимодействие исполнительных механизмов станка в соответствии с программой управления.

 Копировальные САУ прямого действия

В копировальных САУ прямого действия (механических копировальных системах управления) с программоносителем, которым является копир, взаимодействует щуп (копирный палец), жёстко соединённый с рабочим органом, несущим инструмент.

В системах такого типа, например для токарных станков (рис. 4.4,а), при обработке детали I плоский копир 3 через щуп 4 управляет перемещением поперечного суппорта 6 с резцом 2 и обеспечивает необходимую рабочую подачу S_поп при перемещении продольного суппорта 5 с подачей S_пр.

В системах для фрезерных станков (рис. 4.4,б) щуп 4 и фреза 2 жестко связаны. К ним под действием груза или пружины прижимаются соответственно копир 3 и заготовка 1, находящиеся на подвижной каретке 7 и синхронно поворачивающиеся. Фреза при этом обрабатывает заготовку, повторяя на ней профиль копира.

Системы управления с распределительными валами

В системах управления с распределительными валами (РВ) или кулачковых программа управления воплощается в программоносителях, которыми являются: кулачок для одного исполнительного механизма и система кулачков, установленных на РВ в соответствии с разработанной циклограммой, для автоматизированного станка в целом. Величины перемещений рабочих органов при этом задаются подъёмом на кулачке, а их длительность – углами поворота РВ, совершающего один оборот за цикл.

Следящие САУ Следящие системы управления имеются в ряде типов копировальных станков и станков с системами ЧПУ замкнутого типа.

В копировальных станках со следящими САУ режущий инструмент связан со щупом через электромеханические или гидравлические усилительные устройства, а не непосредственно, как в механических копировальных системах. Работа таких систем осуществляется на принципах слежения и серводействия.

Суть принципа слежения состоит в том, что инструмент повторяет движение щупа, не будучи с ним непосредственно связанным.

Суть принципа серводействия заключается в том, что слабые сигналы управляют мощностями много большими, чем мощность управляющих сигналов.

В следящей системе сравниваются положения щупа и инструмента и при возникновении рассогласования появляется соответствующий сигнал, обеспечивающий включение привода и перемещение рабочего органа. Это перемещение происходит до тех пор, пока рассогласование не будет устранено. Следящие системы, таким образом, являются замкнутыми; обратная связь в них обеспечивается соединением корпуса следящего устройства с рабочим органом, несущим инструмент. Обратная связь восстанавливает равновесие в системе после исполнения управляющего сигнала.

Системы циклового программного управления

Особенность систем циклового программного управления (ЦПУ) заключается в том, что одна часть программы управления – информация о цикле и режимах обработки – задается в условном виде с помощью каких-либо программоносителей. Другая часть – размерная информация, определяющая величины перемещений рабочих органов станка – устанавливается с помощью путевых упоров на специальных линейках или барабанах. Для каждой координаты устанавливают и настраивают свою линейку.

Числовое программное управление (ЧПУ)

4.7.1  Устройства ЧПУ (УЧПУ) могут классифицироваться по различным признакам, и в частности, по технологическому назначению (рис. 4.8).

ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные программой точки, причём траектории перемещения не задаются, называют позиционным.

ЧПУ станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обрабатываемой детали, называют контурным.

Универсальные (контурно-позиционные) системы управления позволяют вести и позиционную и контурную обработку.

Суть числового способа задания программы, например, движения инструмента относительно обрабатываемой заготовки, состоит в том, что траектория этого движения представляется в виде ряда последовательных положений инструмента и каждое из этих положений, так называемых опорных точек траектории, определяется числами – координатами точек. Сочетание таких чисел и представляет программу работы, выраженную в числовом виде.

4.7.2  На входном блоке УЧПУ в определённом коде записываются так называемые задающие величины, например, перемещения инструмента и детали по координатам обработки, скорости этих перемещений, частота вращения шпинделя, и технологические команды – команды направления вращения шпинделя, глубины резания, смены инструмента и т.д.

УЧПУ обеспечивает восприятие этой информации с программоносителя, передачу и преобразование её, управление приводами рабочих органов и станочной автоматикой.

В качестве программоносителя в УЧПУ может использоваться восьмидорожечная перфолента, информация на которую заносится в коде ИСО-7бит (ISO-7bit).

Для различия числовой, буквенной и знаковой информации используются дорожки №5, 6, 7.

Для проверки правильности информации каждая строка ленты контролируется по модулю два, т.е. на чётность числа единиц (пробивок на ленте). Для контроля чётности используют дорожку №8.

4.7.3  Система ЧПУ может быть построена по разомкнутой и замкнутой схемам, или быть самоприспособляющейся.

4.7.4  Устройство ЧПУ можно разделить укрупнённо на три части:

- устройство ввода и индикации;

- вычислитель;

- блок связи с приводами и станочной автоматикой.

В рамках этого деления рассмотрим известные структурные варианты УЧПУ (рис. 4.11):

а) системы с постоянной структурой или класса NC (Numerical Control - числовое управление)

В системах класса NC (см. рис. 4.11,а) все операции выполняются специализированными электронными блоками, функции которых строго определены.

б) системы с памятью для хранения управляющих программ или класса SNC (Storey Numerical Control или Memory Numerical Control – числовое управление с памятью)

в) системы с переменной структурой или класса CNC (Computerized Numerical Control – компьютерное числовое управление)

В системах класса СNС преобразование информации в управляющие приводами сигналы производится процессорами. Т.е. системы имеют в своем составе мини-ЭВМ или микро-ЭВМ (MCNC), или микропроцессор (MPNC) для выполнения основных функций управления. Основные алгоритмы работы этих систем задаются программно и могут изменяться для различных применений устройства.

г) системы оперативные или класса HNC (Hand Numerical Control - ручное числовое управление)

Системы класса HNC (или МDI - manual date input - ручной ввод данных) – разновидность процессорного устройства ЧПУ с ручным заданием программы с пульта (с помощью клавиш, переключателей).

В этих устройствах перфолента не используется. Режим ввода информации – диалоговый: система подсказывает оператору правильный режим процедуры ввода.

4.7.5  В автоматизированных станочных комплексах или гибких производственных системах общая ЭВМ управляет группой станков, устройствами для транспортирования и складами заготовок и деталей. САУ такого рода называют системами класса DNC (Direct Numerical Control - прямое управление). В них вычислительная машина осуществляет хранение УП и распределение их по запросам от устройств управления станками, управление транспортом, складами.

Для группы систем класса DNC характерно сосредоточение всех управляющих и контрольных функций в одной ЭВМ, которая непосредственно связана входными каналами со всеми рабочими органами агрегатов участка.

Самоприспособляющиеся (адаптивные) системы управления

Разработка и применение самоприспособляющихся систем управления (СПСУ) явилась следующим логическим шагом в автоматизации процессов обработки после разработки систем ЧПУ, на базе которых они в основном строятся.

Билет 16.

1. Записать настроечную формулу и произвести расчёт настройки цепи продольной подачи станка мод. 5К32 на обработку шестерни с подачей = _ (числа зубьев сменных колес:28,32,43,48,48,53,64,68; сумма чисел зубьев пары колес должна бытьравна 96)

2. Сравнительный анализ разомкнутых, замкнутых и самоприспособляющихся систем управления

B2.

Система ЧПУ может быть построена по разомкнутой и замкнутой схемам, или быть са­моприспособляющейся.

В системе ЧПУ разомкнутого типа (см. рис. 4.1) узел программы состоит из считывающего и транспортирующего программоноситель устройств. Информация из узла программы поступает в узел управления, который выдает командные сигналы исполнительным механизмам, приводящим рабочие органы станка. В системе отсутствует контроль исполнения рабочим органом командных сигналов, что обуславливает, с одной стороны, относительную простоту системы, а с другой, недостаточно вы­сокую точность обработки на станке.

В замкнутой системе ЧПУ кроме цепи управления имеется цепь обратной связи (см. рис. 4.2). Узел обратной связи производит непрерывное сравнение действительного перемещения с запрограм­мированным. Как только действительное перемещение становится равным запрограммированному, этот узел выдает командный сигнал (сигнал обратной связи) на отключение данного перехода и включение следующего.

Такие системы сложнее систем разомкнутого типа, но обеспечивают более высокую точность обработки. Наиболее точная обратная связь получается в том случае, если измерительный прибор -датчик обратной связи - производит измерение обрабатываемой детали непосредственно. Однако та­кие датчики либо не осуществимы, либо сложны и недостаточно надежны.

Используемые в системах датчики обычно соединяются с ходовым винтом либо с позициони­руемым узлом (столом, суппортом), т.е. контролируют перемещение исполнительного либо рабочего органа. В результате сигнал, управляющий движением рабочего органа станка, не учитывает погреш ностей, возникающих вследствие зазоров, силовых и температурных деформаций технологической системы (или системы СПИД-станок-приспособление-инструмент-деталь), износа инструмента.

Самоприспособляющисся (адаптивные) системы управления

Разработка и применение самоприспособляющихся систем управления (СПСУ) явилась сле­дующим логическим шагом в автоматизации процессов обработки после разработки систем ЧПУ, на базе которых они в основном строятся.

В СПСУ обеспечивается три потока информации, два - как в САУ замкнутого типа и третий -через логические устройства или адаптивные блоки (рис. 4.14,а).

В системах осуществляется сбор и переработка информации о возмущениях, возникающих в процессе обработки на станках, что используется для оптимизации этого процесса.

Основные источники возмущений (f- на рис. 4.14,а) при обработке на станках следующие: износ режущего инструмента, изменение сил резания и сил трения, неоднородность припуска обраба­тываемой детали, нестабильность температуры, автоколебания, непостоянство упругих перемещений несущей системы станка.

В простейшем виде адаптивное управление осуществляется системами автоматического регу­лирования по небольшому числу параметров, часто - даже по одному важнейшему параметру. В та­ких системах - самоприспособляющихся системах предельного управления - ставится цель ограни­чить допустимой величиной (Н - на рис. 14, а) значение какой-либо погрешности или значение сило­вого фактора.

Например, в одной из систем адаптивного управления процессом продольного точения на то­карном станке (рис. 4.14,6) регулируемой величиной является подача S. В адаптивный блок вводятся: предельно допустимые мощности N_max и подачи S_max и регулирование производится на основе срав­нения фактически потребляемой станком мощности Кф_акт с N_max. Здесь обеспечивается использова­ние полной мощности станка.

В более сложных системах производится регулирование скорости резания и подачи.

В самоприспособляющихся системах оптимального управления производится логическая пе­реработка информации о возмущениях в процессе обработки и на этой основе - изменение режимов резания (V, S) по выбранным заранее критериям оптимизации (II - см. рис. 4.14,а) с учётом ограни­чений, в пределах которых использование критериев имеет смысл.

Билет 17

1. Настройка станка 5К32 на нарезание червячной шестерни. Вывести настроечные формулы кинематических цепей.

2. Назначение, формообразующие движения и основные узлы затыловочных станков

B2.

Токарно-затыловочные станки

5.6.1 Затылование - это обработка задних поверхностей зубьев режущих инструментов по спирали Архимеда. Во время обработки заготовка 1 (рис. 5.9,а) с числом зубьев Z равномерно враща­ется, а резец 2 совершает движение затылования, обеспечивая в конечном итоге величину падения за­тылка h на величине угла . Возвратно-поступательное перемещение резцу сообщается от ку­лачка (рис. 5.9,6), который выбирается в зависимости от требуемого h. Рабочий ход происходит при повороте кулачка на угол а. За один оборот заготовки резец должен совершить столько двойных хо­дов, сколько зубьев имеет затылуемая заготовка, т.е. Z.

Затылование может производиться методами радиальной (рис. 5.9,в) и продольной (рис. 5.9,г) подачи.

Типичным представителем токарно-затыловочных станков является станок модели 1А81 (рис. 5.11), который предназначен для затылования цилиндрических и фасонных фрез с прямыми и винто­выми зубьями, червячных фрез, метчиков (рис. 5.10), а также выполнения любых токарных работ, в том числе, нарезания резьб.

Основные узлы станка: станина, передняя и задняя бабки, коробка подач, суппорт. На рис. 5.11 выделены:

А, Б - трензели (реверсивные механизмы); В - рукоятка включения продольной подачи; Г -затыловочный суппорт; Д - каретка суппорта и фартук; Е - поворотная плита; Ж - поперечные салаз­ки; И - верхние салазки; К - кулачок перемещения затыловочного суппорта (см. также рис. 5.9,6); Л -поворотные направляющие затыловочного суппорта.

Билет 18

1. Записать настроечную формулу и произвести расчёт настройки цепи радиальной подачи станка мод. 5К32 на обработку шестерни с подачей _ мм/об (числа зубьев сменных колес:28,32,43,48,48,53,б4,68; сумма чисел зубьев пары колес должна быть равна 96)

2. Сравнительный анализ систем ЧПУ типов NC, SNC, CNC и HNC

B2.

4.7.4 Устройство ЧПУ можно разделить укрупнённо на три части:

• устройство ввода и индикации;

• вычислитель:

• блок связи с приводами и станочной автоматикой.

В рамках этого деления рассмотрим известные структурные варианты УЧПУ (рис. 4.11):

а)системы с постоянной структурой или класса NC (Numerical Control - числовое управление)

В системах класса гчС (см, рис. 4.II,а) все операции выполняются специализированными электронными блоками, функции которых строго определены.

В устройстве ввода и индикации таких систем последовательно строка за строкой в пределах одного кадра считывается информация, закодированная на перфоленте, контролируется правильность её нанесения на перфоленту, производится сигнализация (о наличии ошибок в программе, конце про­граммы и пр.) и цифровая индикация (номер отрабатываемого кадра, величина перемещения по той или иной координате и т.д.).

Вычислитель:

• производит разделение информации на адресную и числовую (блок декодирования);

• рассчитывает координаты всех промежуточных между опорными точек траектории инстру­мента и преобразовывает исходную информацию в последовательность импульсов, управляющих приводами подач (интерполятор)

• содержит в памяти информацию отрабатываемого и следующего кадров (блок памяти):

• обеспечивает заданную скорость подачи, а также процессы разгона и торможения (блок ско­ростей подач)

• обеспечивает смену скорости шпинделя, разжим-зажим координат, смену инструмента (блок технологических команд):

• изменяет по командам с пульта управления запрограммированные параметры обработки (блок коррекции)

-организует общий цикл взаимодействия агрегатов (устройство управления}: -обеспечивает выполнение стандартных циклов (обработку стандартных канавок, фасок:

циклы сверления; многопроходную обработку с автоматическим распределением припуска и т.д. -блок стандартных циклов).

Устройства класса NC обладают чрезвычайно высоким быстродействием, обусловленным па­раллельной работой специальных блоков; низкой стоимостью для простых задач управления. К числу недостатков могут быть отнесены: низкая степень унификации между устройствами ЧПУ доя раз­личных групп станков, а также использование в устройствах большого количества схем низкой и средней степени интеграции, удорожающее производство и отладку;

б)системы с памятью для хранения управляющих программ или класса SNC (Storey Nu­ merical Control или Memory Numerical Control - числовое управление с памятью)

По данным статистических исследований, 70 % неисправностей, возникавших при программ­ном управлении, объяснялись дефектами в работе устройств для считывания с перфоленты. Поэтому в УЧПУ класса NC была введена память для хранения управляющей программы (УП).

В системах класса SNC (см. рис. 4.11,6) с помощью фотосчитывающего устройства (ФСУ) непрерывно, а не покадрово, как в NC, вводится программа, затем ФСУ отключается. Память позво­ляет накапливать несколько УП (100-150 м перфоленты). При отработке программы информация идет из памяти. Процессор решает задачи распределения больших массивов управляющей информа­ции и первичной переработки её, а также позволяет оператору редактировать УП. В некоторых сис­темах возможен вывод откорректированной программы на перфоратор, ЭВМ, магнитную ленту, а также прием программы с внешних устройств;

в)системы с переменной структурой или класса CNC (Computerised Numerical Control компьютерное числовое управление)

В системах класса CNC преобразование информации в управляющие приводами сигналы производится процессорами. Т.е. системы имеют в своем составе мини-ЭВМ или микро-ЭВМ (MCNC), или микропроцессор (MPNC) для выполнения основных функций управления. Основные алгоритмы работы этих систем задаются программно и могут изменяться для различных применений устройства.

УП может считываться с перфоленты в агрегате ввода или программы для обработки различ­ных деталей могут храниться в памяти внешней ЭВМ и передаваться по мере надобности в УЧПУ.

Процессор вычислителя реализует функции декодирования, накопления информации, интер­полирования, расчета эквидистант и т.д. по алгоритмам, находящимся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). При этом ПЗУ могут быть программируемыми и непрограммируемыми - с "же­стко зашитой" памятью, т.е. все управляющие алгоритмы поставляются вместе с системой. В опера­тивном запоминающем устройстве (ОЗУ) находятся величины коррекции, программа обработки, те­кущие значения параметров.

Устройства CNC могут также иметь память для хранения управляющих программ:

г) системы оперативные или класса HNC (Hand Numerical Control— ручное числовое управ­ление)

Системы класса HNC (или MDI - Manual Date Input - ручной ввод данных) - разновидность процессорного устройства ЧПУ с ручным заданием программы с пульта (с помощью клавиш, переключателей).

В этих устройствах перфолента не используется. Режим ввода информации - диалоговый: система подсказывает оператору правильный режим процедуры ввода.

Системы HNC имеют более развитую, чем системы CNC, панель управления. Математическое обеспечение процессов ввода информации в них является более сложным.

Входной агрегат системы содержит (см. рис. 4.11,г) микропроцессоры, которые обеспечива­ют размещение и хранение в памяти информации, вводимой с клавиатуры панели оператора, подго­товку данных для интерполяции (арифметический микропроцессор'}, реализацию стандартных цик­лов, согласование этих циклов с общей программой и т.д. (управляющий микропроцессор].

Работа с оперативными системами ЧПУ заключается в следующем: серией наладочных пере­мещений оператор выводит рабочие органы в базовые точки: начало координат, безопасная смена инструмента, ограничение рабочей зоны и т.д. Все последующие движения будут осуществляться в выбранной системе координат.

Анализируя чертеж детали, оператор синтезирует траекторию режущей кромки (или детали), используя при этом и стандартные циклы, заложенные в устройстве. Эта программа запоминается и детали обрабатываются при получении информации из памяти устройства. При этом возможно вне­сение коррекций, изменение программы частично или целиком.

Системы являются малогабаритными и располагаются непосредственно на станках.

Возможность синтезирования управляющих программ на станках с оперативными системами ЧПУ обусловило появление положительного социального фактора- повышения привлекательности труда для квалификационного оператора, работающего на станке. Это стало одной из причин того, что оперативные системы после их появления достаточно быстро приобрели большую популярность.

Билет 19

1. Настройка станка 5К32 на нарезание косозубой цилиндрической шестерни. Вывести

настроечные формулы цепей.

2. Назначение, формообразующие движения, основные узлы и схемы работы бесцентровых

внутришлифовальных станков

В1.

–угол наклона зубьев изделия; – угол поворота оси фрезы, ставится знак:

"+" – при разноименных направлениях винтовых линий на фрезе и изделии,

"–" – при одноименных.

Движения:

- главное –

- деления –

- продольная подача –

- дополнительное вращение заготовки для фрезерования зубьев по винтовой линии шага Т – цепь 4.

Сложение движений 2 и 4 производится суммирующим механизмом – коническим дифференциалом. Передаточное отношение дифференциала от водила к центральному колесу i'_диф = 2.

Если решить уравнение кинематического баланса цепи 4 совместно с настроечной формулой со ^*), получим:

Очевидно , где m_s и m – торцевой и нормальный модули изделия, и

B2.

Бесцентровошлифовальные станки

Конструкции бесцентровошлифовальных станков исключают влияние погрешностей привода

изделия на точность обработки. Выпускаются бесцентровые станки для обработки наружных

тел вращения (кругл о шлифовальные) и отверстий (внутришлифовальные).

На универсальных бесцентровошлифовальных станках реализуются классические (рис. 9.3,

а,б,в) схемы обработки, в соответствии с которыми станки имеют два абразивных круга – шли­фующий \\ ведущий. С помощью последнего деталь приводится во вращение. Станки выпускаются в виде автоматов и полуавтоматов для сквозного шлифования ("напроход") и шлифования врезанием. Подвижными делаются либо бабки обоих, либо бабка ведущего круга.Особую группу составляют станки с широкими кругами (до 800 мм), обеспечивающие высо­кую производительность.На схеме сквозного круглого шлифования, (см. рис. 9.3,а) показаны: 1 - шлифующий (шлифо­вальный) круг,'2 - ведущий круг (заправляется по форме однопол о стного гиперболоида вращения), 3 - деталь, 4 - опорный нож.

Окружные скорости: шлифующего круга 30-40 м/с, ведущего10-50 м/мин. Ведущий кругсообщает детали вращение и осевое перемещение, последнее - за счёт того, что его ось повернута наугол а. Принимают: для черновой обработки 1,5°-6°, для чистовой -= 0,5°-1,5°.

Для обеспечения цилиндр и чности шлифуемой детали её ось должна находиться выше осейкругов на 0,15-0,25 диаметра детали, но, во избежание возникновения вибраций, не более, чемна 10-12 мм.

Для снятия требуемого припуска с заготовки обычно используется несколько станков, объе­диняемых в автоматическую линию.Станки, работающие по такой схеме, имеют следующие основные узлы (рис_; 9,4):А - станина; Б - бабка шлифовальная; В - шлифующий круг; Г - ведущий круг; Д - бабка ве­дущего круга; Е - опорный нож; Ж и 3 - устройства для правки кругов.

На схеме врезного круглого шлифования (см. рис. 9.3,6) показаны: 1 - шлифующий (шлифо­вальный) круг, 2 - ведущий круг, 3 - деталь, 4 — опорный нож, 5 - упор.

Для фиксации обрабатываемой детали в осевом положении между кругами её прижимают кфиксирующему упору. Это обеспечивается ведущим кругом, который устанавливается с поворотом оси на небольшой угол (а 0,5°).

Поперечная подача (на глубину) производится перемещением ведущего или шлифующегокруга перпендикулярно оси детали.

На отечественных бесцентровых круглошлифовальных станках возможна обработка деталей00,2-360 мм нормальными и широкими (до 800 мм) кругами.

Впервые в СССР бесцентровые круглошлифовальные станки начали выпускаться в сороковых годах на Тульском машиностроительном заводе.

На схеме бесцентрового внутреннего шлифования (см. рис. 9,3,в) показаны: 1 - шлифоваль­ный круг, 2 - деталь, 3 - ведущий круг, 4 и 5 - опорный и прижимной ролики. Продольная подача осуществляется при осевом перемещении шлифовального круга.

Бесцентровошлифовальные станки с базированием детали на жёстких опорах (башмаках) являются специализированными и выпускаются, главным образом, для подшипниковой промышлен­ности. На них обрабатываются наружные и внутренние поверхности вращения (кольца подшипни­ков).

На схемах обработки показаны (рис. 9.3г-ж): 1 - шлифовальный круг, 2 - деталь, 3 и 4 – опор­ные башмаки, 5 - магнитный патрон или планшайба, к которой деталь прижимается роликами или пневмоустройством.

Станки обеспечивают высокую точность работы за счёт того, что на них производится

копи­рование:

наружной поверхности на внутреннюю (г);

• внутренней поверхности на наружную (е);

• наружной поверхности на наружную (ж);

• внутренней поверхности на внутреннюю.

Обработка может вестись способами: "против опоры" (г, е) и "между опорами" (д, ж).

В первом случае за счёт копирования базовой поверхности на обрабатываемую обеспечивает­ся высокая степень равностенности, но при наличии макропогрешностей (волнистость, огранка и т.п.) на базовой поверхности они будут повторяться и на обрабатываемой поверхности. Во втором случае можно уменьшить риск повторения на обрабатываемой поверхности макропогрешностей базовой.

Билет 20

1. Записать настроечную формулу и произвести расчёт настройки цепи радиальной подачи станка мод. 5К32 на обработку шестерни с подачей _ мм/об (числа зубьев сменных колес:28,32,43,48,48,53,64,68; сумма чисел зубьев пары колес должна быть равна 96)

2. Назначение, формообразующие движения и перечислить основные узлы токарных станков: винторезных, револьверных, лобовых, карусельных

B2.

Токарно-винторезные станки

5.1.1 Токарно-винторезные станки являются наиболее универсальными станками токарной группы. На них возможно выполнение всех работ, указанных выше для универсальных станков; на­резание резцом различных цилиндрических резьб (различного профиля; задаваемых в метрической или дюймовой системах; наружных и внутренних; правых и левых; одно- и многозаходных), а также спиралей (торцевых резьб); нарезание резьб метчиками и плашками. Некоторые токарно-винторезные станки оснащаются копировальными устройствами, которые позволяют обрабатывать сложные кон­туры без специальных фасонных резцов и комбинированного расточного инструмента.

Токарно-винторезные станки имеют практически одинаковую компоновку. На левой и правой тумбах М и Н (рис. 5.1; 3.11; 5.4) смонтирована станина А. Слева на станине неподвижно закреплены передняя бабка Б, в которой находится коробка скоростей и шпиндель, и коробка подач Л. На гори­зонтальных направляющих станины справа располагается задняя бабка В. Между бабками на направ­ляющих станины находится суппорт, который состоит из каретки Г с фартуком, поперечных салазок Д, поворотной части Е, верхних (резцовых) салазок К, четырехпозиционного резцедержателя И.

Резцы устанавливаются в резцедержателе суппорта. Свёрла, зенкеры, развёртки, метчики, плашки устанавливаются в пиноли (выдвижной втулке) задней бабки с помощью патронов, втулок, державок.

На станках возможно получение деталей из штучных заготовок и пруткового материала. Об­рабатываемые детали могут быть длинными (детали типа валов) и короткими (детали типа дисков). Для закрепления коротких заготовок используются патроны и планшайбы, устанавливаемые на пе­реднем конце шпинделя. Если для получения деталей используется прутковый материал, то он про­пускается через отверстие в шпинделе и закрепляется с помощью патрона или цангового механизма. Длинные детали (валы) устанавливаются в центрах, один из которых размещается в передней кони­ческой части отверстия шпинделя, а второй - в отверстии пиноли задней бабки.

Для крепления заготовок с зажимаемыми поверхностями цилиндрической формы применяют­ся самоцентрирующие трёхкулачковые патроны (рис. 5.3,а). Громоздкие несимметричные заготовки крепят в несамоцентрирующих четырёхкулачковых патронах (рис. 5.3,6), называемых универсаль­ными планшайбами. Заготовки сложной формы, например, рычаги, корпусные детали, закрепляются на планшайбах без кулачков с помощью прихватов, подкладок и болтов (рис. 5.3,в).

Заготовкам, установленным в центрах, вращение передаётся с помощью поводковых уст­ройств, простейшим из которых является токарный хомутик (рис. 5.3,г), закрепляемый на заготовке. Отогнутая часть хомутика вводится в радиальную прорезь планшайбы, закрепляемой на шпинделе. Заготовкам, установленным в центрах, вращение может передаваться самозажимными поводковыми патронами (рис. 5.3,д).

Нежёсткие заготовки для уменьшения деформаций поддерживаются с помощью люнетов (рис. 5.3,е).

Центры, устанавливаемые в пиноли, могут иметь различные конструкции - некоторые из них показаны на рис. 5.3,ж,з,и.

5.1.2 Основные параметры станков:

• наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной D;

• расстояние между центрами L;

• наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над суппортом. Выпускаются станки с D до 160-1250 мм и L до 12500 мм.

5.1.3 Типичным представителями токарно-винторезных станков являются станки моделей 1К62 (см. рис. 3.11 и п/п. 3.4.3 и 3.9.8) и 16К20 (см. рис. 5.4).

Револьверные (токарно-револьверные) станки

Предназначены для получения деталей сложной конфигурации из штучных заготовок или пруткового материала. На станках может выполняться точение наружных и внутренних поверхностей вращения, подрезание торцев, точение канавок, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание резьбы метчиками и плашками и пр.

Станки имеют продольный суппорт с многопозиционной поворотной револьверной головкой. Ось поворота головки может быть горизонтальной, параллельной оси шпинделя (головки на 12-16 инструментов) или вертикальной (головки на 6-8 инструментов).

Станки с вертикальной осью поворота револьверной головки (рис. 5.5) оснащаются также по­перечным суппортом для производства работ, требующих поперечной подачи.

Станки с горизонтальной осью поворота револьверной головки (рис. 5.6) поперечного суп­порта не имеют. На них подрезка и другие работы, требующие поперечной подачи, осуществляется за счёт медленного поворота револьверной головки.

Револьверные станки имеют следующие узлы:

-с вертикальной осью поворота револьверной головки (см. рис. 5.5):

А - станина; Б - передняя бабка; В - коробка подач; Г - продольный (револьверный) суппорт; Д - поперечный суппорт;

-с горизонтальной осью поворота револьверной головки (см. рис. 5.6):

А - станина, Б - передняя бабка: Б - коробка подач; Г - продольный (револьверный) суппорт; Д - устройство для поддержки прутка материала; Е - устройство для перемещения прутка.

Лобовые (лоботокарные) станки

Предназначены для обработки деталей большого диаметра (до 3200 мм) и малой длины - ма­ховиков, шкивов, дисков и т.п. На станках может выполняться точение цилиндрических и конических поверхностей, подрезание торцев, растачивание внутренних цилиндрических и конических поверх­ностей.

Передняя бабка с планшайбой большого диаметра для детали и суппорт могут находиться на общей станине или (чаще) - на отдельных (рис. 5.7). В первом случае на станине выполняют выемку для обеспечения возможности обработки деталей с диаметрами, превышающими диаметр планшай­бы. Задняя бабка, как правило, отсутствует.

Недостатки станков;

• трудность установки и выверки заготовок на вертикальной поверхности планшайбы;

• тяжелые условия работы шпинделя и его опор;

• невысокие точность и чистота обработки;

• низкая производительность.

Карусельные (токарно-карусельные) станки

Предназначены, как и лобовые, для обработки деталей большого диаметра и малой длины, но недостатков, присущих лобовым станкам, не имеют. На станках может выполняться точение наруж­ных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, подрезание торцев, точе­ние канавок, а также нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Станки имеют вертикальное расположение оси шпинделя. Деталь устанавливается на горизонтальном столе (планшайбе), инструменты - на боковых и вертикальных суппортах. Станки выпускаются в односто­ечном и двухстоечном исполнениях.

Двухстоечный станок имеет следующие узлы (рис. 5.8):

А - станина; Б - стол (планшайба); В и Г - стойки; Д - траверса (поперечина); Е, Ж, 3 - верх­ние и боковой суппорты; И - портал (перекладина).

Один из верхних суппортов оснащается револьверной головкой. Диаметры столов станков: одностоечных - до 2000 мм, двухстоечных - до 25000 мм.

Станки отличаются высокой мощностью, жёсткостью и быстроходностью. Отрицательным качеством является разбрасывание в стороны стружки и разбрызгивание охлаждающей жидкости при работе.

Билет №21

2. Сравнительный анализ различных типов накопителей инструментов на обрабатывающих центрах.

ОЦ имеют накопители инструментов и устройства для автоматической смены по­следних.

Системы для хранения и смены инструментов на ОЦ в зависимости от исполнения накопите­лей можно разбить на следующие три основные группы (рис. 16.10):

а) накопителем служит револьверная инструментальная головка,, в гнёздах которой распола­гаются инструменты; один из них находится в рабочем положении и приводится в движение, остальные шпиндели неподвижны. Число инструментов в револьверной головке невелико (8, 10, 12), однако смена инструмента при работе станка занимает мало времени (до нескольких /1-2/ секунд).

Головки могут быть лучевыми (радиальными), барабанными (аксиальными), коническими (с расположением инструментов под углом).

Револьверные головки обычно используются в ОЦ, построенных на базе токарных и свер­лильных станков. Для расширения технологических возможностей ОЦ токарного типа их нередко снабжают несколькими револьверными головками с независимыми приводами;

б)накопителем служит магазин (инструментальный магазин) или несколько магазинов, из которых берётся инструмент и ставится в рабочий шпиндель станка. Смена инструментов в этом слу­чае усложняется и увеличивается время процесса (до 16-20 секунд), но ёмкость магазинов больше, чем головок — 30-80, иногда 100, 120 и более инструментов (до 180). Чаще используют накопители поворотные барабанного типа и цепные. Смена инструментов может осуществляться манипулятором, который захватывает инструмент из накопителя и передает его по назначению. В ряде конструкций ОЦ смена инструмента производится без манипулятора за счёт перемещения магазина или при не­ подвижном магазине за счёт перемещения стойки и шпинделя. Такие решения упрощают конструкцию устройства и позволяют сократить вспомогательное время.

Реже встречаются стеллажные магазины, устанавливаемые на столе станка и представляющие собой плиту с несколькими параллельными рядами гнезд под инструменты;

в) накопителями служат револьверная головка и магазин (комбинированные накопители). На нижней части рис. 16.10 показан возможный вариант такого накопителя, включающего магазин и двухпозиционную револьверную головку. В. этом случае при работе очередного инструмента, находящегося в рабочем шпинделе револьверной головки, производится автоматическая установка сле­дующего по программе инструмента из магазина во второй шпиндель головки. Поворот головки для смены инструмента происходит практически за доли секунды.

Инструментальные магазины могут размещаться на шпиндельной бабке, на станине, на отдельной стойке, на столе станка (рис. 16.11). Во всех показанных вариантах (кроме позиции рис.16.11,и) инструмент транспортируется и загружается с помощью манипуляторов (в ряде изданий да­ётся название "автооператор"). Захват инструмента осуществляется рукой манипулятора, которая может иметь один, два и более схватов. Наиболее распространены манипуляторы с двухзахватными руками (рис. 16.12). Совокупность устройств для хранения, поиска и смены инструмента на ОЦ называют устройствами автоматической смены инструмента (АСИ). Некоторые компоновочные схемы станков с ЧПУ и АСИ даны на рис. 16.13; 16.14 и 16.15.

Перед тем, как сменить закрепленный на шпинделе и закончивший работу инстру­мент на очередной по технологическому процессу, необходимо разыскать последний и доставить в положение, из которого произойдет его захват и перемещение к шпинделю. Для этого необходимо, чтобы были закодированы либо инструменты, либо позиции накопителя, в которых размещены инст­рументы.

В первом случае каждый инструмент должен быть снабжен кодовыми конструктивными при­знаками (выемками, кулачками, наборами колец и т.п.), которые позволили бы, перемещая накопи­тель и последовательно подводя один инструмент за другим в положение, необходимое для смены инструмента, уловить тот момент, когда код, считанный соответствующей аппаратурой, совпадет с запрограммированным. Аппаратура, считывающая код с инструмента, в каком бы гнезде накопителя он ни находился, всегда в нужный момент обеспечит остановку накопителя в требуемом положении.

Во втором случае кодируются все позиции накопителя (механическими кодовыми признака­ми, а чаще - с помощью электрических датчиков и электронных схем), инструменты же не имеют ко­довых признаков, поэтому считывающая аппаратура будет останавливать накопитель в тот момент, когда код соответствующего гнезда совпадет с запрограммированным кодом. Находящийся в этом гнезде инструмент займет положение, из которого будет подан в шпиндель. Поэтому необходимо, чтобы каждый инструмент был уложен в своё гнездо накопителя.

Если ОЦ имеет несколько шпинделей, то каждый обслуживается отдельным инструменталь­ным магазином.

В случае использования на ОЦ сменных многошпиндельных головок станок оснащается мага­зином головок.

Билет №22

2.Назначение, формообразующие движения, схемы обработки и основные узлы резьбофрезерных станков.

А. Станки для фрезерования резьб получили значительное распространение в промышлен­ности, вытесняя, зачастую, обработку резьбы точением. Фрезерованная резьба является в достаточ­ной степени точной, хотя и уступает резьбе, изготовленной на токарно-винторезном станке. Фрезеро­вать можно как наружные, так и внутренние резьбы.

Фрезерованная резьба применяется во многих случаях без всякой дополнительной обработки, и только для таких ответственных изделий, как, например, ходовые винты токарно-винторезных станков, после фрезерования резьбы, производится её отделка. Фрезерованием могут быть образованы резьбы любого профиля, за исключением прямоугольного, так как для возможности фрезерования винтовой канавки резьбы требуется чтобы боковая сторона профиля составляла по меньшей мере 3° с прямой, перпендикулярной к оси винта. Фрезерованная короткая резьба значительно превосходит по точности и по качеству поверхности резьбу, обработанную плашкой или метчиком.

Различают станки для фрезерования коротких и длинных резьб. Станки первого типа работа­ют гребенчатыми резьбовыми фрезами (рис. 12.1,6). Врезание происходит за часть оборота и нареза­ние резьбы - за один оборот детали. Станки второго типа работают дисковыми резьбовыми фрезами (рис. 12.1,а). На них производится обработка ходовых винтов, длинных червяков и т.д. Возможно также фрезерование винтовых и прямых канавок дисковыми фрезами, зубчатых колес и шлицевых валов червячными фрезами.

Б. Устройство станков для обработки длинных резьб следующее (рис. 12.2). На станине Е находятся (подобно токарному станку) передняя А и задняя Г бабки, служащие для установки обра­батываемого изделия; между бабками располагается продольно-подвижный суппорт Б, на котором находится поперечная каретка Ж с фрезерной головкой В.

Фрезы устанавливают на шпинделе фрезерной головки, которая сделана поворотной. При ра­боте дисковой фрезой ось шпинделя устанавливается так, чтобы плоскость вращения дисковой фрезы совпадала с направлением фрезеруемой канавки. Червячной фрезе придают такое положение, при ко­тором направление её витков совпадает с направлением обрабатываемых впадин.

На универсальных резьбофрезерных станках можно производить следующие основные виды работ:

1. фрезерование однозаходиых и многозаходных резьб с нормальным шагом дисковой фрезой;

2. фрезерование винтовых канавок с большим шагом дисковыми фрезами;

3. фрезерование продольных пазов различного профиля и вида методом копирования дисковыми фрезами;

4. фрезерование шлицевых валиков и цилиндрических зубчатых колёс червячными фрезами методом обкатки

Билет №23

2. Назначение, формообразующие движения, схемы обработки и основные узлы фрезерных станков: консольных, бесконсольных, продольных.

Фрезерные станки предназначены для обработки плоскостей и фасонных линейчатых поверх­ностей фрезами (рис. 6.1).

Для обработки деталей сравнительно малогабаритных и нетяжелых применяют консольно-фрезерные станки, в которых стол вместе с заготовкой может перемещаться в трёх взаимно перпен­дикулярных направлениях. При этом перемещение вдоль длинной стороны стола (продольное) сооб­щается самому столу, поперечное — столу вместе с поперечными салазками, а вертикальное - столу, салазкам и консоли (рис. 6.2 и 6.3).

Инструмент устанавливается в шпинделе. По расположению оси шпинделя различают кон­сольные вертикально-фрезерные (см. рис. 6.3) и горизонтально-фрезерные станки. Разновидностью последних являются универсально-фрезерные станки, в которых стол может быть повёрнут в гори­зонтальной плоскости (см. рис. 6.2). Типичный представитель таких станков - станок модели 6Н81 (см. рис. 6.4 и п/п. 3.4.2). В ряде моделей вертикально-фрезерных станков шпиндель располагается в головке, которая может быть повёрнута вокруг горизонтальной оси. На горизонтально-фрезерных станках оправка с фрезой поддерживается с помощью серьги и хобота.

На станках могут быть применены накладные столы: поворотный стол с делительным меха­низмом, позволяющий поворачивать деталь в горизонтальной плоскости, универсальный поворотный стол, позволяющий поворачивать деталь вокруг вертикальной, горизонтальной и наклонной осей.

Для работ, связанных с периодическим поворотом заготовки на равные или неравные части, на фрезерных станках применяют делительные головки (рис. 6.9). Работы, требующие непрерывного вращения заготовок, выполняются на универсально-фрезерных станках с использованием делитель­ных головок. С их помощью можно обрабатывать гранные тела, прямозубые и косозубые зубчатые колёса, винтовые канавки, шлицевые валики, лыски и т. д., а также устанавливать заготовки под тре­буемым углом относительно стола станка.

Более крупные детали могут обрабатываться на бесконсольно-фрезерных станках, у которых стол с заготовкой перемещается только в продольном и поперечном направлениях (т.н. крестовый стол), а вертикальное перемещение сообщается фрезерной бабке. Основные узлы таких станков (рис. 6.5) следующие:

А - станина; Б - стойка; В - шпиндельная (фрезерная) бабка; Г - шпиндельный узел; Д - стол; Е - салазки стола.

Крупногабаритные детали обрабатываются на продольно-фрезерных станках, одностоечных и двухстоечных. Основные узлы двухстоечного станка (рис. 6.6) следующие:

А - станина; Б, В - стойки; Г - траверса (поперечина); Д - портал (перекладина); Е - верти­кальные (верхние) фрезерные бабки; Ж - горизонтальные (боковые) фрезерные бабки; И - стол.

Выпускаются также станки непрерывного действия', карусельно-фрезерные (консольные и бесконсольные - рис. 6.7) и барабанно-фрезерные. В карусельно-фрезерном станке, например, стол непрерывно поворачивается, осуществляя подачу для обработки деталей и перемещение деталей че­рез зону загрузки-выгрузки, где рабочий снимает готовые детали и устанавливает новые заготовки.

К специализированным станкам относят: копировально-фрезерные (рис. 6.8), фрезерно-отрезные, шпоночно-фрезерные, фрезерно-обточные, резьбофрезерные, зубофрезерные.

На фрезерных станках с ЧПУ, имеющих широкое распространение в промышленности, вы­полняются различные фрезерные и сверлильно-расточные работы. Для расширения технологических возможностей станки часто оснащают поворотными револьверными головками или магазинами инструментов.

Станки для односторонней обработки выполняют с вертикальным расположением шпинделя «для многосторонней - с горизонтальным.

Для обработки заготовок сравнительно небольших размеров и относительно невысокой точ­ности используют станки, консольной компоновки. Для обработки заготовок средних размеров наи­более оптимальна компоновка с крестовым столом, обеспечивающая наибольшую жёсткость и точ­ность обработки, удобство обслуживания. Станки выпускаются одношпиндельные и с револьверной головкой.

Для обработки тяжёлых заготовок вместо станков с крестовым столом выпускаются станки с поперечно-подвижной стойкой, несущей фрезерную бабку.

Продольно-фрезерные станки с ЧПУ изготовляют с шириной стола до 5000 мм. Шпиндельные бабки оснащают комплектами быстросменных или автоматически сменяемых навесных головок, что позволяет без перезакрепления проводить комплексную фрезерно-сверлильно-расточную обработку.

Билет №24

2. Назначение, формообразующие движения, схемы обработки и основные узлы зубофрезерных станков.

Зубофрезерные станки обладают высокой производительностью при достаточно высоких точ­ности обработки и универсальности, что объясняет их широкое распространение. Основное назначение их - нарезание цилиндрических шестерён с прямыми и винтовыми (косыми) зубьями и червячных колёс.

При наличии дополнительных приспособлений возможно нарезание червяков, шестерён с внутренними зубьями и т.п. Некоторые модели станков допускают фрезерование шлицевых валиков и др. деталей с равноудалёнными выступами, впадинами или гранями.

Основной применяемый инструмент — червячная модульная фреза.

Компоновки станков

Существуют компоновки зубофрезерных станков для обработки заготовок, оси которых рас­положены вертикально и горизонтально. Станки, обрабатывающие заготовки по горизонтальной оси, предназначены в основном для фрезерования зубчатых колёс, выполненных заодно с валом (трибов), а также шлицевых валов.

Станки для обработки заготовок по вертикальной оси имеют следующие основные узлы (рис. 11.9):

А - станина; Б - суппортная стойка; В - фрезерный суппорт; Г - каретка с поворотной ча­стью; Д - круглый стол; Е - салазки со стойкой; Ж - кронштейн для поддержки оправки заготовки ("контр-поддержка").

Такие станки имеют подвижный стол, либо подвижную суппортную стойку. Станки для обра­ботки мелкомодульных зубчатых колёс на салазках стола обычно не имеют стойки с контр-­поддержкой.