Основные сведения о металлорежущих станках

Металлорежущими станками называют технологические машины, предназначенные для обработки материалов резанием. Они должны обеспечивать заданные производительность, точность и качество обработанных поверхностей. Металлорежущие станки классифицируются по технологическому методу обработки, назначению, степени автоматизации, числу главных рабочих органов, точности изготовления, особенностям конструкции и т. д.

По технологическому методу обработки станки делят на 9 групп в соответствии с видом режущего инструмента, характером обрабатываемых поверхностей и схемой обработки:

1. Токарные станки, основным признаком которых является главное вращательное движение заготовки и поступательное движение подачи инструмента. На станках этой группы обрабатываются тела вращения.

2. Сверлильные и расточные станки. Характерным признаком станков этой группы является главное вращательное движение инструмента. Поступательное движение подачи могут осуществлять как заготовка, так и инструмент. Станки предназначены в основном для обработки отверстий.

3. Шлифовальные станки, основной характерной особенностью которых является применяемый абразивный инструмент.

4. Комбинированные станки. Станки этой группы отличаются тем, что имеют на одной станине устройства, позволяющие производить точение, сверление, фрезерование, шлифование, а иногда и строгание.

5. Резьбо - и зубообрабатывающие станки. В эту группу выделены зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие станки независимо от способа осуществления этих операций в силу общности кинематических особенностей.

6. Фрезерные станки, основным признаком которых является применяемый инструмент — фреза, совершающий главное вращательное движение. Станки применяются для обработки плоскостей и фасонных поверхностей.

7. Строгальные и протяжные станки. В эту группу сконцентрированы станки с главным поступательным движением. Строгальные станки предназначены для обработки плоскостей и фасонных линейчатых поверхностей, а протяжные - для обработки линейчатых поверхностей, определяемых формой режущей кромки инструмента – протяжки.

8. Разрезные станки, предназначенные для отрезки заготовок от целого куска металла.

9. Разные станки.

Каждая группа станков делится на десять подгрупп.

По комплексной классификации станку присваивается определенный шифр. Первая цифра означает группу станка, вторая – тип, следующая за первой или второй цифрами буква означает уровень модернизации или улучшения, далее следуют цифры, характеризующие основные размеры рабочего пространства станка. Буквы, стоящие после цифр, указывают на модификацию базовой модели или на особые технологические возможности (повышенную точность).

Например, станок 16К20П:
1 - станок токарной группы,
6 – токарно-винторезный тип,
К – очередную модернизацию базовой модели,
20 – высоту центров ( 200 мм),
П – повышенную точность.

Для станков с программным управлением (ПУ) в обозначении добавляют букву Ф с цифрой:

Ф1 – с предварительным набором координат и цифровой индикацией;
Ф2 – с позиционной системой числового программного управления (ЧПУ);
Ф3 – с контурной системой ЧПУ (например, 16К20ПФЗ);
Ф4 – с универсальной системой управления ЧПУ.

Обозначения для специальных и специализированных станков устанавливают заводы-изготовители, используя буквенные индексы, закрепленные за каждым заводом.

По назначению станки делятся на

• универсальные,
• специализированные
• специальные.

Универсальные станки предназначены для изготовления широкой номенклатуры деталей малыми партиями, их используют в единичном и серийном производствах. Эти станки сложны по конструкции и требуют высококвалифицированного обслуживания.
Специализированные станки используют для изготовления больших партий деталей одного типа в среднесерийном и крупносерийном производствах. Они требуют редкой переналадки и в большинстве случаев имеют высокий уровень автоматизации.
Специальные станки применяют для обработки одной или нескольких мало различающихся по форме и размерам деталей в условиях крупносерийного и массового производств. Эти станки обеспечивают наивысшую производительность, просты в наладке и имеют высокий уровень автоматизации.

По степени автоматизации станки подразделяют на

• станки с ручным управлением;
• полуавтоматы;
• автоматы;
• и станки с программным управлением.

По числу главных органов различают станки

• одношпиндельные;
• многошпиндельные;
• одно суппортные;
• многосуппортные и т. д.

По конструкционным признакам выделяют станки с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя и т. п.

По точности изготовления установлены пять классов станков:

• Н – нормальной,
• П – повышенной,
• В – высокой,
• А – особо высокой точности,
• С – особо точные (мастер-станки).

Станки классов точности В, А и С обеспечивают требуемую точность изготовления только при эксплуатации их в термоконстантных цехах, где поддерживаются постоянные температура и влажность.

Для задания движений заготовке и инструменту станки оснащены приводами.
Различают приводы главного движения, движения подачи и вспомогательных движений.

В металлорежущих станках главное движение передается от электродвигателя с помощью коробки скоростей, позволяющей изменять числа оборотов шпинделя или двойных ходов стола. Как правило, коробки скоростей обеспечивают ступенчатое регулирование частоты вращения.

На некоторых станках применяются приводы бесступенчатого регулирования:

• фрикционные;
• электрические;
• гидравлические.

Привод подачи, как правило, осуществляется от какого-либо звена главного движения, а иногда (фрезерные станки) от отдельного электродвигателя.

Изменение величины и направления подачи осуществляются с помощью коробки подач, сменных зубчатых колес, реверсивных механизмов.

Кинематическая схема станка – это условное изображение его кинематических цепей в плоскости чертежа. На схеме показывают, в какой последовательности расположены кинематические пары, взаимосвязь отдельных элементов и механизмов станка, а также данные об электродвигателе, диаметре шкивов, числах зубьев зубчатых колес и др.

С помощью кинематической схемы можно делать расчеты по настройке кинематических цепей станка.

Для электрических, гидравлических и пневматических цепей устройств дополнительно составляют электрические, гидравлические и пневматические схемы.

Передачей называется механизм, передающий движение от одного элемента кинематической цепи станка к другому или преобразующий один вид движения в другой. Количественно передача характеризуется передаточным отношением.

Передаточным отношением называется число, показывающее, во сколько раз частота вращения ведомого вала больше или меньше частоты вращения ведущего вала :

.

Передаточное отношение можно также выразить через отношение чисел зубьев колес или диаметры шкивов кинематической пары:

где и – число зубьев зубчатого колеса и диаметр шкива ведущего звена; и – то же, для ведомого звена.

В металлорежущих станках применяют ременные передачи плоскими и клиновидными ремнями, цепные передачи, зубчатые. Для получения больших передаточных отношений используют червячные передачи.

Для преобразования вращательного движения в поступательное применяют реечные, винтовые, кривошипно-шатунные и кулисные механизмы.

Если число зубьев реечного колеса равно и его модуль равен мм, то за 1 оборот колеса рейка пройдет путь мм.

Для винтовой передачи за 1 оборот винта с шагом мм гайка пройдет путь мм.

Вопросы для самоконтроля

1. Классификация металлорежущих станков.
2. Кинематическая схема станка. Кинематическая настройка станка.