Металорізальні верстати

Металорізальні верстати

КУРСОВА РОБОТА

«Металорізальні верстати»

1 Класифікація і маркування

Металорізальними верстатами називаються технологічні машини ,які можуть виконувати обробку металів різанням. Вони повинні забезпечити задану продуктивність, точність і якість обробки. Парк металообробних верстатів є основою машинобудування. Якість верстатів та їх технічний рівень дуже впливають на продуктивність праці, якість і собівартість продукції, тому верстати постійно удосконалюють.

Металорізальні верстати класифікуються залежно від виду обробки,який визначається прийнятою схемою обробки та застосовуваними інструментами. Верстати поділяються технологічні групи в залежності від характеру виконуваних ними робіт. У практиці машинобудування прийнято металорізальним верстатам присвоювати шифр у вигляді певних букв і цифр. В Україні діє класифікація ЕНІМВ (Експериментальний науково-дослідний інститут металорізальних верстатів), яка діяла в СРСР. Всі металорізальні верстати в залежності від виду обробки поділяються на 9 груп:

1. Токарні верстати. Для них спільною технологічною ознакою є точіння.

2. Свердлильні і розточувальні верстати - верстати для обробки отворів.

3. Шліфувальні, полірувальні верстати і верстати для заточувальних і доводжувальних робіт, обробка на яких ведеться абразивним інструментом.

4. Комбіновані верстати і верстати на яких обробка ведеться електричним струмом, або зв'язаними з ним фізичними явищами (електроерозія, анодно-механічна обробка, ультразвук…).

5. Включає зубо- і різеоброблювальні верстати, на яких здійснюється обробка евольвентних і гвинтових поверхонь.

6. Фрезерні верстати, що служать для обробки площин, виступів, пазів і фасонних поверхонь.

7. Стругальні, довбальні і протягувальні верстати.

8. Розрізні верстати, що служать для розрізання прокату на заготовки різними інструментами.

9. Всі інші верстати, що не ввійшли у попередні 8 груп (верстати для балансування, правки...)

Верстати кожної групи в залежності від загальних технологічних ознак, призначення і конструктивних особливостей поділяються на 9 підгруп ( типів). Верстати кожного типу найбільш розповсюджених груп поділяються на типорозміри. Сукупність типорозмірів утворює розмірний ряд. За кожним типорозміром закріплено певний діапазон оброблюваних деталей. Цей діапазон визначає основну робочу характеристику верстата ( для токарних верстатів - максимальний діаметр оброблюваних деталей, для фрезерних верстатів - розмір стола, для свердлильних верстатів - найбільший діаметр просвердлюваного отвору...).

Від розмірів оброблюваних деталей залежить вага (маса) верстата. В залежності від ваги всі металорізальні верстати поділяються на легкі (до 1 тони), середні (1-10 тон), важкі (10-100 тон) і унікальні вагою більше 100 тон.

В залежності від технологічних можливостей всі верстати поділяються на універсальні, підвищеної продуктивності, спеціалізовані і спеціальні. Універсальні верстати застосовуються для виготовлення широкої номенклатури деталей малими партіями і використовуються в одиничному і серійному (рідше) виробництвах. Вони мають складну будову, широкі технологічні можливості і вимагають висококваліфікованого обслуговування. Верстати підвищеної продуктивності простіші по конструкції, але мають значно менші технологічні можливості і вимагають попереднього налагодження для обробки конкретних деталей. Спеціалізовані верстати застосовуються для виготовлення великих партій деталей одного типу (зубчасті колеса, колінвали, кільця підшипників..) в середньо серійному і великосерійному виробництвах. Вони вимагають рідкого переналагодження і в більшості випадків мають високий рівень автоматизації.

В залежності від точності виконання розмірів оброблюваних деталей всі металорізальні верстати поділяються на 5 класів: Н - нормальної точності, П - підвищеної точності, В - високої точності, А - особливо високої точності і С- надзвичайно точні верстати. Верстати класів В,А і С забезпечують необхідну точність тільки при експлуатації їх в термоконтактних приміщеннях.

Моделі (шифри) верстатів, згідно класифікації ЕНІМВ ( велика їх кількість знаходиться в експлуатації) позначались за єдиною системою: перша цифра - група верстатів, друга - підгрупа, буква за першою чи другою цифрою вказувала на модернізацію верстата. Послідуючі цифри характеризують основний робочий розмір верстата, наприклад 16К20П означає 1- токарний верстат, 6- унірсальний гвинторізний, К -модернізація верстата, 20 - висота центрів 200мм, П- підвищеної точності. Верстати з числовим програмним керуванням додатково мали позначення Ф1,Ф2,Ф3,Ф4, що означає Ф1 - верстати з попереднім набором координат і цифровою індикацією, Ф2 -верстати з позиційною системою програмного керування, Ф3- верстати з контурною системою керування, Ф4- верстати з універсальною системою керування. Букви Ц і Т вказували, відповідно, на циклову, або оперативну систему програмного керування. Позначення на спеціальні верстати встановлювали заводи, що випускали верстати. Заграничні фірми мають своє незалежне маркування верстатів, що ними випускаються (кожна фірма своє).

2 Рухи у верстатах

Для здійснення процесу різання кожен верстат має ряд робочих органів які здійснюють певні рухи в залежності від призначення верстата і виконуваної роботи. Робочі органи верстата: шпиндель, супорт, стіл, інструмент, головка та інші. Необхідне відносне переміщення може здійснюватись інструментом, заготовкою, або найчастіше суміщенням цих двох рухів.

Рухи на верстатах діляться на дві категорії: основні (рухи формоутворення) до них відносяться головний рух, рух подачі і в деяких верстатах рух огибання, додаткове обертання заготовки і друга категорія рухів-допоміжні рухи.

Під головним рухом розуміють рух, що визначає швидкість різання. Інколи цей рух називають рухом різання. В металорізальних верстатах цей рух може бути круговим, або прямолінійним і надається він заготовці, або інструменту. У токарних, свердлильних, фрезерних верстатах головний рух- обертовий. У токарних верстатах обертається заготовка, а у свердлильних і фрезерних - інструмент. А у стругальних, довбальних і протягувальних верстатах головний рух - зворотно-поступовий.

Під рухом подачі розуміють той рух, що визначає один з параметрів знімаємої стружки. Цей рух може бути безперервним, або періодичним. У деяких верстатах рухів подачі може бути два (круглошліфувальні верстати: круговий і поздовжні рухи заготовки). Крім того в кінці робочого ходу шліфувальному кругу надається поперечна подача. Головний рух (рух різання) і рух подачі є обов'язковими для всіх верстатів, крім протягувальних.

Допоміжними (установочними) рухами називаються ті рухи, які не беруть безпосередньої участі в різанні, але необхідні для переміщення, закріплення заготовки, або інструменту, підведення і відведення робочих органів, встановлення частоти обертання, величини подачі...

Для аналізу рухів різних органів верстатів застосовують упрощені умовні схеми механізмів, які дають інформацію про кінематику верстатів та їх будову. Такі схеми називаються кінематичними і для їх побудови застосовують умовні позначення згідно ГОСТ2770-68.

Кінематична схема верстата складається з окремих ланцюгів. Під кінематичним ланцюгом розуміють ряд передач (пасових, зубчастих, реєчних, гвинтових...), які забезпечують передачу рухів від ведучої ланки (електродвигуна) до виконавчої (шпинделя, супорта...). Кінематичні ланцюги характеризуються передаточними відношеннями. Передаточним відношенням і називають відношення частоти обертання веденого вала до частоти обертання ведучого вала. При і>1 передача прискорювальна (ведений вал обертається швидше ніж ведучий), а при і<1 передача сповільнююча. Кінематичні ланцюги можуть мати постійні і змінні елементи. Група змінних елементів - це вузом настроювання. Рівняння, які з'єднують розрахункові переміщення кінцевих ланок кінематичного ланцюга, називаються рівняннями кінематичного балансу.

В сучасних верстатах найбільш розповсюдженими змінними елементами є зубчасті колеса. Вузол настроювання кінематичного ланцюга через змінні зубчасті колеса називається гітарою.

3 Приводи верстатів

Привід верстата - це сукупність елементів що передають рух від джерела (двигуна) до робочих органів верстата. Сучасні верстати мають індивідуальні приводи, кожен верстат приводиться в дію від одного, або декількох двигунів. Розрізняють привід головного руху, привід подачі, привід прискорених переміщень, привід механізму заміни інструменту... Двигун може розміщатись рядом з верстатом, кріпитись на верстаті (фланцеве кріплення) і бути вмонтованим у верстат (вал двигуна являється одночасно шпинделем верстата).

Передавальний механізм, що є сукупністю пристроїв для передачі руху від двигуна до виконавчих органів (шпинделю, супорту, столу) називають приводом верстата. Спрощене графічне зображення рушійних, передавальних і виконавчих механізмів верстата називається кінематичною схемою верстата. Кінематичні схеми складаються з кінематичних ланцюгів, констуктивно виконаних у вигляді різних кінематичних ланок і пар.

За характером регулювання швидкості руху робочих органів розрізняють ступінчасті безступінчасті приводи. Ступінчасті приводи позволяють одержати в заданих границях певний ряд частот обертання, величин подач... Системи безступінчастого регулювання позволяють встановити на верстаті найбільш вигідні режими обробки і проводити на ходу зміну режиму обробки. В сучасних верстатах використовують, в основному, безступінчасті приводи.

3.1Ступінчасті приводи виконуються у вигляді шестирінчастих коробок передач і гітар. Вони прості по конструкції, надійні у експлуатації тому одержали широке застосування. Так як верстати загального призначення повинні забезпечити обробку заготовок різних розмірів і з різних матеріалів, то вони повинні забезпечити широкий діапазон швидкостей різання, то вони повинні мати можливість в широкому діапазоні міняти числа обертів шпинделя від макс до мін. А оскільки коробка ступінчаста, то виникає питання як найбільш раціонально заповнити проміжок від макс до мін. Тут зміна частот обертання ведеться по геометричній прогресії п2=n1ц, n3=n2ц і т.д., де ц знаменник геометричної прогресії. На практиці застосовуються стандартні значення знаменника прогресії: 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2. У більшості металорізальних верстатів загального призначення знаменник ряду 1,26 і 1,41.

У невеликих верстатах з малими діаметрами обробки ц= 1,58 і 1,76, а у великих верстатах ц= 1,26, 1,12 і 1,06. Число ступеней частот 3;4;6;8;12;18 і 24.

Механізми ступінчастого регулювання це коробки швидкостей (привід головного руху) і коробки подач верстатів. Коробки швидкостей вмонтовані в шпиндельні бабки, тумби, станини; коробки подач - у консолі, траверси…І перші і другі можуть бути змонтовані у спеціальних корпусах.

У металорізальних верстатах застосовуються нижчепроведені механізми для ступінчастого регулювання швидкості:

3.1.1.Парнозмінні колеса (рис.2.1а) встановлюються за допомогою шпонок, або шліцьових з'єднань на ведучому І і веденому ІІ валах. Для зміни швидкості колеса знімають, міняють місцями, або встановлюють інші колеса з комплекту. Так як міжосьова віддаль залишається незмінною, то сума зубів змінних коліс при одному і тому ж модулі повинна бути постійною. Перестановка змінних коліс вимагає значних затрат часу, тому використовується вона в тих випадках, коли регулювання проводиться рідко. Перевага - простота і надійність, діапазон регулювання - до 10, число швидкостей веденого вала при незмінній частоті ведучого К=2-12 (переважно 2-4).

3.1.2.Блоки пересувних коліс (рис.2.1г). Цей механізм більш поширений в універсальних верстатах, тому що він забезпечує швидке регулювання швидкостей. Блоки монтують на шліцьових валах, преважно 3 колеса, може бути 2 і рідко 4. Число передач у групі (на рис.2.1б) три і1=z1/z2; i2=z3/z4; i3=z5/z6. В одній коробці може бути послідовно зєднано декілька груп, що зумовлює видовження кінематичного ланцюга. Діапазон регулювання в одній групі може досягати 10.

3.1.3.Механізми з кулачковими і фрикційними муфтами (рис.2.1б і 2.1д) дають можливість застосовувати косозубі і шевронні колеса, які забезпечують більш плавну роботу. Колеса z1 і z3 жорстко сидять на валу І і постійно перебувають в зчепленні з колесами z2 і z4 . Передача включається при включенні муфти М, яка при включенні переміщається по шліцьовому валу до коліс z2 або z4 , що вільно сидять на валу ІІ. За допомогою фрикційних муфт переключення може здійснюватись на ходу, застосовується таке переключення на швидкохідних валах малих та середніх верстатів.

Рис. 2.1

3.1.4.Механізм перебору забезпечує редукцію (зменшення) кількості обертів (рис.2.1в). При включеному переборі передаточне відношення становить in=z1/z2*z3/z4 , а при виключеному іп=1.Переважно у верстатах іп=1/8-1/16. При виключеному переборі муфта М виключена, а колеса z2 і z3 зсунуті вліво. Для включення перебору тягу 2 зсувають вправо, цим самим виключають муфту М і включають зачеплення зубчастих коліс. Механізм перебору застосовується на токарно-гвинторізних і консольно-фрезерних верстатах.

3.1.5.Механізм з зустрічними ступінчастими конічними колесами (рис.2.1е). Колеса на вал І посаджені жорстко, а на шпонковий вал ІІ -вільно. Пари коліс постійно перебувають у зачепленні. На семі рис.2.6 механізм забезпечує 4 передачі. Максимальне число передач по такій схемі до 10. Щоб переключити передачу шпонку 1 пересувають вздовж паза. Положення шпонки визначає передаточне відношення механізму (на схемі і=z7/z8). Механізм компактний, але не може передавати значних крутних моментів, часто використовується на вертикально-свердлильних верстах.

3.1.6.Механізм Нортона (рис.2.2) має конус зубчастих коліс (до 12 шт) жорстко посаджених на вал ІІ колесо z1, яке може пересуватись по шпонковому, або шліцьовому валу І. Колесо z1 постійно знаходиться в зачепленні з накидним колесом zн, яке може бути в зачепленні з одним із коліс конуса. Такий механізм забезпечує кількість передач, яка дорівнює числу коліс конуса. Механізм компактний, але не може передавати значних зусиль, використовується у механізмі подач на токарно-гвинторізних верстатах.

Рис. 2.2

3.1.7.Механізм (рис.2.8) складається з однотипних блоків по 2 колеса в кожному, надітих на вали І і ІІ, причому тільки лівий блок насаджено на вал І жорстко, а решта блоків обертається вільно. Колесо z1 насаджено на шліцьовий вал ІІІ і за допомогою накидного колеса zo може одержувати передачу від будь-якого колеса вала ІІ. Як правило у блоках z1=2z2 I z1=z1. тоді при крайньому лівому положенні каретки передаточне відношення буде i=(z1/z2)*(z1/z1) =2/1*1/1=2. При положенні каретки, що відповідає рис.2.8 і= =. а у положенні 8 і= 1/64. Тоді разом діапазон регулювання буде R=і1/і8 = 128 . Такі механізми використовуються у коробках подач

3.1.8. Механізм гітари змінних зубчастих коліс дає можливість настроюватись з будь-яким передаточним відношенням. Гітара може бути виконана у одну пару зубчастих коліс (рис.2.9а), тоді іг=z1/z2,, у дві пари іг=(z1*z3)/(z2*z4) (рис.2.9.б) і рідко у три пари коліс.

При передачі в одну пару коліс змінне зубчасте колесо z1 встановлюється на ведучому валу, а колесо z2 на веденому з використанням шпонкового з'єднання. Між собою вони зв'язуються проміжним колесом z пр , яке на передаточне відношення не впливає, а лише міняє напрям руху. При передачі в дві пари колесо z1 встановлюється на ведучий вал7 (рис 2.9.б), а z4 на ведений вал 5, z2 і z3 надіваються на спільну втулку 8 з шпонкою. Втулка вільно обертається на пальці 6, закріпленому в прорізі 4 прислона 2. При настроюванні механізму палець переміщають по радіальному пазу 4 приклону до зчеплення колеса z3 з колесом z4 після чого положення приклону фіксують гайкою 3. До кожного верстата з гітарою додається комплект змінних зубчастих коліс. Після підбору зубчастих коліс для гітар у дві-три пари проводиться перевірка на зчіплюваність.

3.2. Приводи для безступінчастого регулювання. Ці приводи забезпечують оптимальну швидкість руху робочих органів верстатів. Вони бувають механічні, гідравлічні і електричні.

3.2.1.З механічних безступінчастих приводів найбільш розповсюджені варіатори з розсувними шківами (рис.2.10.а). Розсувні шківи ведучого вала 1і2 з'вязані з аналогічними шківами 3 і 4 веденого вала клиновим пасом 5. Зміна передаточного відношення здійснюється при обертанні гвинта 6 ( з правою і лівою різзю) від якого повертаються важелі 7 і 8 та зміцнюється положення паса в жолобі.

У тороїдному варіаторі (рис.2.10.б) ведучий 1 і ведений 2 диски з'вязані роликами 3, при обертанні яких змінюється передаточне відношення. Рідше використовуються конічні і роликові варіатори. Механічні приводи безступінчастого регулювання мають нескладну будову, але не забезпечують постійного передаточного відношення (через проковзування пар тертя) тому використовуються рідко (у деяких моделях вертикально-свердлильних і токарних верстатів).

Страницы: 1, 2