А.Г.Схиртладзе В.Ю.Новиков
Вешопотест
мтшосгротшьных npomoipTB
Под редакцией
члена-корреспондента РАН Ю. М.Соломенцева
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и специальностям: «Технология машиностроения» и «Металлообрабатывающие станки и комплексы»
Москва «Высшая школа» 2002
УДК 621 ББК 34.5-4
С 92
Р е ц е н з е н т - кафедра «Технология машиностроения» Челябинского го сударственного технического университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф.
С Н. Корчак)
Схиртладзе, А.Г.
С 92 Технологическое оборудование машиностроительных произ водств: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов/А.Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков; Под ред. Ю.М. Соломенцева.- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Высш. шк., 2001 - 407 с: ил.
ISBN 5-06-003667-7
Рассмотрены основные понятия и определения, управление, электроприво ды, гидрооборудование металлообрабатывающих станков, универсальные, токар ные, фрезерные, резьбообрабатывающие станки, станки сверлильно-расточной группы; рассмотрены устройство, кинематика, наладка, основные положения и принципы конструирования металлорежущих станков строгально-протяжной, шлифовальной, зубообрабатывающей групп, агрегатных, многоцелевых, станков для электрохимической и электрофизической обработки, а также вопросы при емки, эксплуатации и обслуживания.
Первое издание вьшшо в 1997 г.
Для студентов машиностроительных специальностей вузов. Может быть пользовано студентами техникумов и колледжей, а также инженерно-техничес работниками машиностроительных предприятий.
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая шко ла», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издатель ства запрещается.
Введение | ||
1. Основные понятия о металлообрабатывающих станках | ||
1.1. Общие сведения о металлообрабатывающих станках | ||
1.2. Типовые механизмы металлообрабатывающего оборудования. . . . | ||
1.3. Общая методика наладки металлообрабатывающих станков | ||
1.4. Электроприводы металлообрабатьшающих станков | ||
1.5. Гидрооборудование металлообрабатьгоаюишх станков | ||
2. Общие сведения о станках с программным управлением (ПУ) . . . | ||
2.1. Назначение станков с программным управлением | ||
2.2. Типы систем программного управления станками | ||
2.3. Общие сведения о цикловом программном управлении станками | ||
2.4. Общие сведения о числовом программном управлении станками. . . | ||
2.5. Классификация систем числового программного управления | ||
2.6. Классификация и конструктивные особенности станков с ЧПУ. . . | ||
2.7. Основные блоки и узлы УЧПУ | ||
3. Металлообрабатывающие станки: устройство, кинематика, наладка | ||
3.1. Станки токарной группы | ||
3.2. Токарные автоматы и полуавтоматы | ||
3.3. Токарные станки с ПУ | ||
3.4. Станки сверлильно-расточной группы | ||
3.5. Станки сверлильно-расточной группы с ЧПУ | ||
3.6. Фрезерные станки | ||
3.7. Фрезерные станки с ЧПУ | ||
3.8. Резьбообрабатывающие станки | ||
3.9. Станки строгально-протяжной группы | ||
3.10. Шлифовальные станки | ||
3.11. Шлифовальные станки с ЧПУ | ||
3.12. Зубообрабатывающие станки | ||
3.13. Зубообрабатьгеающие станки с ЧПУ | ||
3.14. i^eraTHbie станки | ||
3.15. Агрегатные станки с ЧПУ | ||
3.16. Многоцелевые станки с ЧПУ | ||
3.17. Станки с ЧПУ для электрохимических и электрофизических методов | ||
обработки |
||
4. Технологическое оборудование автоматизированного производства . | ||
4.1. Назначение и классификация автоматизированных станочных систем | ||
механообработки | ||
4.2. Автоматические линии | |
4.3. Промышленные роботы (ПР) | |
4.4. Гибкие производственные модули (ГПМ) | |
4.5. Гибкие производственные системы (ГПС) | |
4.6. Роботизированные комплексы | |
4.7. Гибкие автоматизированные участки (ГАУ) | |
Г л а ва 5. Эксплуатация металлообрабатътаюощх станков | |
5.1. Транспортирование и установка станков | |
5.2. Испытания станков | |
5.3. Паспортизация станков | |
5.4. Производственная эксплуатация и обслуживание станков | |
5.5. Особенности эксплуатации станков с ЧПУ | |
5.6. Особенности эксплуатации гибких производственных систем. . . . | |
Список литературы |
ВВЕДЕНИЕ
Развитие производства во многом определяется техническим про грессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машино строения осуществляется за счет интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, приме нения прогрессивных технологий.
Металлообрабатывающие станки наряду с кузнечно-прессовым оборудованием являются основным оборудованием машиностроитель ных заводов. Повышение эффективности производства возможно пу тем его механизации и автоматизации, оснащения высокопроиз водительными станками с ЧПУ, промышленными роботами (ПР), создания и внедрения гибких производственных систем. Настоящей задачей отечественной станкоинструментальной промышленности яв ляется создание высокопроизводительных конкурентоспособньгх стан ков различного технологического назначения и прогрессивных конструкций режущего инструмента, обеспечивающих высокую эф фективность и точность обработки.
Развитию станкостроения в России в XVII веке и первой половине XVIII века во многом способствовали труды вьщающегося станкостро ителя А.К. Нартова, который создал токарно-копировальный станок. Большой вклад в отечественное станкостроение внесли российские самоучки Яков Батишев, который создал ряд сверлильных и других станков, Павел Захава, механик Тульского оружейного завода, постро ивший специальные сверлильные, опиловочные, отрезные станки для обработки оружейных стволов, Лев Собакин, Алексей Суркин и другие.
Новые технологические процессы и реализующие их станки, пред ложенные российскими мастерами и техниками в XVIII веке, позво лили освоить производство взаимозаменяемых деталей и узлов на 70-80 лет раньше, чем в Европе.
Большой вклад в развитие станкостроения внесли М.В. Ломоносов, который создал лобовые и сферотокарные (для обработки линз) станки, изобретатель Н.П. Кулибин, И.И. Ползунов, изготовивший инструмент и станки для токарной обработки паровых цилиндров.
в начале XIX века в России родилась новая наука - технология. В
ее основу легли достигнутые в XVIII веке успехи по взаимозаменяемо сти узлов при изготовлении и сборке различного оружия. Положения этой науки сформулировал академик З.М. Севергин, на десятки лет опередивший западных машиностроителей.
В 1610 г. русский профессор И.А. Тиме положил начало науке обработки металлов. Он раскрыл сущность процесса резания, объяснил характер образования, строения и усадку стружки, вывел формулы для расчета действующих сил. Его соотечественник академик А.В. Гадолин, исходя из оптимальной скорости резания, предложил геометрический ряд коробок скоростей, который в настоящее время принят во всем мире.
С конца XIX века обработка резанием развивалась параллельно с совершенствованием инструментальных материалов, технологии и конструирования станков. Это привело к повышению скоростей реза ния и подачи, увеличению жесткости конструкции, росту мощности привода, улучшению механики станка.
Крупный вклад в развитие станкостроения внесли русские ученые К.А. Зворыкин, А.А. Брике, Я.Г. Усачев, Н.П. Гавриленко, П.Л. Чебышев.
В XX веке электрические приводы станков вытеснили трансмис сионные от паровой машины, с 1890 по 1910 гг. скорости резания возросли почти в 10 раз.
В период индустриализации страны было реконструировано и построено 8 станкоинструментальных предприятий, в числе которых московские заводы «Красный пролетарий» и «Серго Орджоникидзе».
В нашей стране впервые в мире были созданы автоматические линии, цехи и заводы. В 1939-1940 гг. на Волгоградском тракторном заводе была построена первая автоматическая линия станков. В 1950 г.
в г. Ульяновске вступил в действие первый в мире завод-автомат по изготовлению автомобильных поршней.
Нашей стране принадлежит приоритет в разработке устройств адаптивного управления станками. Эта работа, выполненная под ру ководством профессора B.C. Балакшина, стала основой для создания саморегулирующихся станочных комплексов, открывших путь к внед рению участков и цехов с малолюдной технологией.
Были разработаны быстропереналаживаемые гибкие производст венные системы (ГПС). Основой таких систем стали отечественные многооперационные станки с ЧПУ и автоматической сменой инстру мента, управляемые от ЭВМ.
Главным направлением по ускорению научно-технического про гресса является широкая автоматизация на основе применения авто матизированных станков, машин и механизмов, унифицированных модулей оборудования, робототехнических комплексов и вычислитель ной техники.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
Классификация металлообрабатывающих станков. Металлообраба тывающий станок - это машина, предназначенная для обработки заготовок в целях образования заданных поверхностей путем снятия стружки или путем пластической деформации. Обработка производит ся преимущественно путем резания лезвийным или абразивным инс трументом. Получили распространение станки для обработки заготовок электрофизическими методами. Станки применяют также для выгла живания поверхности детали, для обкатывания поверхности роликами. Металлообрабатывающие станки осуществляют резание неметалличе ских материалов, например, дерева, текстолита, капрона и других пластических масс. Специальные станки обрабатывают также керами ку, стекло и другие материалы.
Металлообрабатывающие станки классифицируют по различным признакам, в зависимости от вида обработки, применяемого режущего инструмента и компоновки. Все серийно выпускаемые станки разде лены на девять групп, в каждой группе предусмотрены девять типов (табл. 1).
Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикаль ные), кинематикой, т. е. совокупностью звеньев, передающих движе ние, конструкцией, системой управления, размерами, точностью обработки и др.
Стандартами установлены основные размеры, характеризующие станки каждого типа. Для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, для фрезерных станков - длина и ширина стола, на который устанавливаются зато-
1 . Классификация металлообрабатывающих станков
Автоматы и полуавтоматы | |||||||||||||||
Токарные | специали | Револьвер | Сверлиль | Карусель | Токарные | Многорез | Специаль |
||||||||
зированные | ндельные | пиндельные | и лобовые | ||||||||||||
Сверлиль | Вертикаль | Полуавто | Координа- | Специаль | Горизон-. | Отделоч | Горизон |
||||||||
ные и расточ | но-сверлиль | тно-расточ- | но-сверлиль тально-рас- | но-расточные тально-свер |
|||||||||||
пиндельные | |||||||||||||||
Шлифова | Специали | Заточные | Притироч |
||||||||||||
лифовальные лифовальные но-шлифова- зированные | шлифоваль | ||||||||||||||
шлифоваль | ровальные |
||||||||||||||
Комбини | |||||||||||||||
рованные | |||||||||||||||
Резьбона | Зуборез | Для обра | 3>"боотде- | ||||||||||||
резьбообра- | бежные для ные | ко зерные для зерные для ботки торцов резерные | резьбошли- |
||||||||||||
батывающие | цилиндричес нических | ко цилиндричес червячных | зубьев колес | фовальные |
|||||||||||
ких колес | ких колес и колес | ||||||||||||||
шлицевых ва | |||||||||||||||
Строгаль | Продоль | Продоль | Попереч | |||||||
ные однос ные двухс- но-строгаль ные | ные горизон | ные верти |
||||||||
и бесцент- |
||||||||||
тывающие | рово-обдиро- |
|||||||||
Для испы Делитель Баланси тания инст ные машины ровочные рументов
товки или приспособления, для поперечно-строгальных станков - наибольший ход ползуна с резцом.
Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, ки нематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавлива емого изделия от 80 мм до 12,5 м.
Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр - номер, состоящий из нескольких цифр и букв. Первая цифра означает группу станка, вторая - его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модерниза цию основной базовой модели станка.
По степени универсальности различают следующие станки - уни версальные, которые используют для изготовления деталей широкой номенклатуры с большой разницей в размерах. Такие станки приспо соблены для различных технологических операций:
- специализированные, которые предназначены для изготовления однотипньЕС деталей, например, корпусных деталей, ступенчатых валов сходных по форме, но различных по размеру;
- специальные, которые предназначены для изготовления одной определенной детали или детали одной формы с небольшой разницей
в размерах.
По степени точности станки разделены на 5 классов: Н - станки нормальной точности, П - станки повышенной точности, В - станки высокой точности, А - станки особо высокой точности, С - особо точные или мастер-станки. В обозначение модели может входить буква, характеризующая точность станка: 16К20П - токарно-винторезный станок повышенной точности.
По степени автоматизации вьщеляют станки-автоматы и полуавто маты. Автоматом называют такой cTaiiOK, в котором после наладки все движения, необходимые для выполнения цикла обработки, в том числе загрузка заготовок и выфузка готовых деталей, осуществляется автоматически, т. е. выполняются механизмами станка без участия оператора.
Цикл работы полуавтомата выполняется также автоматически, за исключением загрузки-выфузки, которые производит оператор, он же осуществляет пуск полуавтомата после загрузки каждой заготовки.
С целью комплексной автоматизации для крупносерийного и мас сового производства создают автоматические линии и комплексы, объединяющие различные автоматы, а для мелкосерийного производ ства - гибкие производственные модули (ГПМ).
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра металлорежущих станков и инструментов
ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Программа, методические указания и задания контрольных работ для студентов заочной формы обучения специальности 120100 "Технология машиностроения" (в том числе сокращенные сроки обучения)
Составитель С.А. Рябов
Утверждены на заседании кафедры Протокол №4 от 19.04.00
Протокол №2 от 27.10.00
Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Кемерово 2002
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Металлорежущие станки являются основным видом технологического оборудования механосборочного производства в машиностроении. Развитие станкостроения и рациональное использование современных станков с числовым управлением, микропроцессорами и манипуляторами в значительной степени предопределяет производительность труда в различных отраслях машиностроения. Студенты должны уметь проводить наладку и настройку станков, подготавливать управляющие программы, разрабатывать алгоритмы управления, проектировать универсальные, специализированные и специальные станки и принадлежности к ним. Они должны уметь пользоваться современными средствами вычислительной техники при конструировании, расчете и исследовании станков, автоматических линий и гибких станочных систем. Студенты также должны уметь проводить испытания станков, знать основы исследований станков, методы и технологии ремонта и восстановления узлов и деталей металлорежущих станков.
Изучение дисциплины базируется на фундаментальных знаниях в области математики, физики, вычислительной техники, материаловедения, сопротивления материалов, теоретической механики, теории резания металлов, деталей машин, транспортных и загрузочных устройств.
Рабочая программа составлена согласно учебному плану Минвуза РСФСР специальности 120100 "Технология машиностроения", типовой программе дисциплины "Металлорежущие станки и промышленные роботы" Государственного Комитета СССР по народному образованию для студентов высших учебных заведений по специальности 120100 "Технология машиностроения", утвержденным Учебно-методическим объединением по специальностям автоматизированного машиностроительного производства 21 февраля 1989 года, методическим указаниям и заданиям на контрольные работы по дисциплине "Металлорежущие станки и промышленные роботы", разработанным в ВЗМИ в 1987 году.
2. ВЫПИСКА ИЗ УЧЕБНОГО ПЛАНА
Изучение дисциплины "Оборудование машиностроительного производства" студентами заочного отделения специальности 120100 "Технология машиностроения" предусматривается в 4 семестре, в течение которого изучается первый раздел дисциплины, по которому выполняют контрольные работы N 1, 2 и сдают экзамен.
3. ПРОГРАММА КУРСА
3.1. Основные характеристики и кинематика металлорежущего оборудования и промышленных роботов
Введение. Общие сведения о станках. Исторический обзор развития отечественного и зарубежного станкостроения. Перспективы развития отечественного станкостроения .
Тема 1. Классификация станков Основные термины и определения. Классификация станков по
технологическому назначению и видам обработки. Классификация по универсальности и точности обработки. Размерные ряды станков. Тех- нико-экономические показатели станков .
Тема 2. Движения в станках Методы образования поверхностей при обработке на станках.
Формообразующие движения. Кинематическая структура станков. Размещение гитар настройки в структуре формообразующей части станка. Методика анализа кинематической структуры станка. Принципы кинематической настройки .
Тема 3. Кинематика станков Структура и кинематика резьбообрабатывающих и затыловочных
станков. Структура зубообрабатывающих станков для цилиндрических и для конических зубчатых колес. Зубошлифовальные станки .
Тема 4. Станки для обработки тел вращения Токарные станки с ручным и с числовым программным управ-
лением и их технологические разновидности. Токарно-револьверные и токарно-карусельные станки. Токарные одношпиндельные и многошпиндельные автоматы .
Тема 5. Станки для обработки призматических деталей Станки фрезерной группы и их основные разновидности. Свер-
лильные и расточные станки. Многооперационные станки с ЧПУ. Агрегатные станки для обработки корпусных деталей. Станки строгальной, долбежной и протяжной группы .
Тема 6. Станки для абразивной обработки Круглошлифовальные и внутришлифовальные станки. Бесцен-
тровошлифовальные автоматы. Плоскошлифовальные станки. Назначение и особенности кинематики отделочных станков (полировальных, хонинговальных, доводочных и суперфинишных) .
Тема 7. Промышленные роботы к станкам Общая характеристика и классификация. Роботы и манипулято-
ры для обслуживания основных типов станков . Тема 8. Станочные модули и гибкие системы
Токарные модули и их основные подсистемы. Гибкие станочные системы для тел вращения. Модули для обработки корпусных деталей на базе многооперационных станков. Гибкие системы для корпусных деталей .
Тема 9. Автоматические линии Основные понятия. Классификация автоматических линий. Ав-
томатические линии из агрегатных станков. Роторные автоматические линии .
3.1.1. Методические указания к изучению дисциплины Студент должен знать принцип работы оборудования и его на-
стройку, четко представлять технологическое назначение каждого станка и в этом аспекте уметь ответить на следующие вопросы:
1. Для каких деталей и какие виды работ осуществляются на данном станке?
2. Какими способами производится обработка деталей на данном
3. Какие приспособления необходимы для выполнения той или иной операции на данном станке и какие устройства существуют для расширения его технологических возможностей?
При этом студент должен обратить внимание на специализацию рассматриваемого станка и уметь определить, для какого типа производства его целесообразно использовать.
4. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1
И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ
Расчет настройки зубофрезерного станка (для вариантов заданий с 1 по 50) на изготовление цилиндрического зубчатого колеса с прямыми или винтовыми зубьями (согласно варианту задания).
Вариант выбирается по двум последним цифрам шифра зачетной книжки студента (если число двух последних цифр больше 50, из числа вычитают 50) или по указанию преподавателя.
4.1. Последовательность выполнения работы
1. Из табл. 1 выписать в тетрадь модель станка и характеристику нарезаемого зубчатого колеса (согласно варианту задания).
2. Вычертить схему установки фрезы. Ось фрезы устанавливают под углом γ к горизонтальной плоскости, при этом направление зубьев червячной фрезы и обрабатываемого колеса должно совпадать. При одноименном направлении винтовых линий фрезы и колеса угол φ должен
быть φ=βд +β1 , а при разноименном− φ=βд +β1 (рис. 1).
3. Назначить материал заготовки и режущего инструмента, определить режимы резания и характеристику инструмента.
4. Изучить кинематическую схему станка и описать работу основных узлов.
Оборудование машиностроительных производств
Введение
Металлорежущий станок – это машина для размерной обработки путём
снятия стружки, а также электрохимической,
лазерной, электрозвуковой и другой обработки.
Оборудование: ~80% - станочное оборудование
~16% - кузнечно-прессовое
~3% - литейное оборудование
Структурная схема станка:
Станок состоит из отдельных частей или узлов. Основные узлы:
1.Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью.
2.Привод подач – обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки для формирования обработанной поверхности.
3.Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими). Обеспечивают правильное относительное положение инструмента и заготовки при воздействии силовых и температурных факторов.
Классификация станков
1.По назначению: делятся на 9 групп, а каждая группа на 9 типов.
1гр. – токарные
2гр. – сверлильные и расточные
3гр. – шлифовальные и доводочные
4гр. – комбинированные
5гр. – зубо- и резьбообрабатывающие
6гр. – фрезерные
7гр. – строгальные, долбёжные и протяжные
8гр. – отрезные
9гр. – разные
Внутри каждого типа станки могут различаться:
По компоновке
Кинематике
Конструкции
Системе управления
По размеру
Каждый тип имеет свой основной размер. Станки схожей компоновки,
кинематики и конструкции различаются только размером, образующим
размерный ряд. Станок конкретного типоразмера, спроектированный для
заданных условий обработки называют моделью. Каждая модель имеет
свой шифр (из цифр и букв).
Пример. 1Е365ПФ3
1- группа станка
3 – тип станка (револьверный)
65 – основной размер
Е – признак модернизации станка (может занимать другую позицию)
П – класс точности (повышенный)
Ф – признак ЧПУ
3 – тип системы ЧПУ («3» - контурная система)
2.По степени универсальности:
Универсальные (общего назначения)
Специализированные (рассчитанына обработку деталей определённой
формы, но разного размера)
Специальные (для обработки одной конкретной детали или нескольких
деталей похожей формы и размеров) – самые производительные
3.По степени точности: 5 классов
Н – нормальной (не ставится в обозначении)
П – повышенная
В – высокая
А – особо высокая
С – особо точные (мастерские)
При переходе от Н к П и от В к А станок не требует конструктивных изменений. При переходе от П к В и от А к С станок требует конструктивных изменений. При переходе от одного класса к другому, начиная с Н и заканчивая С, точность возрастает в 1,6 раз. Станки класса А и С эксплуати-
руются в специальных термоконстантных помещениях.
4.По степени автоматизации:
Автоматы и полуавтоматы
Агрегатные станки
Автоматические линии из автоматов, полуавтоматов и агрегатных станков
Станки с ЧПУ
Гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные транспорт-
ные комплексы (РТК)
Гибкие производственные системы (ГПС)
5.По массе:
Лёгкие (до 1т)
Средние (до 10т)
Тяжёлые (свыше 10т)
Крупные, особокрупные, уникальные – свыше 100т.
Кинематика станков
1.Формообразование поверхностей
Любая деталь представляет собой тело, огрниченное поверхностями. Для
получения поверхности на станке необходимо перемещать одну производящую линию (ПЛ), называемую образующей (ОПЛ) вдоль другой,
направляющей (НПЛ) (рис. 1).
Для получения ПЛ на станке необходимо наличие вспомогательного элемента, линии или точки, которая материализуется в виде режущей кромки инструмента. Относительное перемещение инструмента и заготовки,
в результате которых образуются ПЛ называют движением формообразования (Ф). Различают:
Формообразующее движение скорости Фv
Формообразующее движение подачи Фs
Фv – обеспечивает съём обработанного материала (более быстрое)
Фs – обеспечивает подвод новых слоёв материала для этого съёма (более медленное)
Движения бывают: - простые
Сложные
Простое состоит из одного независимого движения: вращательного – В или
Поступательного – П. Сложное движение состоит из нескольких согласованных между собой взаимосвязанных элементарных движений.
Пример. (В1В2), (П1П2), (В1П2), (В1П2П3).
2.Методы образования производящих линий (ПЛ)
В зависимости от инструмента, его режущей кромки различают 4 метода
формообразования (рис. 2):
Копирование
Касание
1.Копирование (рис. 3)
При этом методе ПЛ получают в виде копии (отпечатка) режущей
кромки инструмента. Формообразующих движений нет. Признак
копирования – наличие фасонного инструмента.
2.Обкат (рис. 4)
При этом методе ПЛ получают в виде огибающей ряда последова-
тельных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при
обкате без проскальзывания образуемой линии.
Метод требует одного сложного движения.
3.След (рис. 5)
При этом методе ПЛ получают в виде следа точки режущей кромки
инструмента при его движении вдоль образуемой линии. Требует одного
простого или сложного движения.
4.Касание (рис. 6)
При этом методе ПЛ получают в виде огибающей мест, точек касания,
режущей кромки инструмента при движении оси вращения инструмента
вдоль образуемой линии. Требует не менее двух движений, одно из
которых вращение инструмента вокруг своей оси. Признак касания:
наличие фрезы или фасонного круга.
Примеры получения цилиндрических поверхностей (рис. 7,8):
Выводы:
1. Для получения любой поверхности нужны две ПЛ и два метода формообразования.
2. Обе ПЛ находятся на обработанной поверхности.
3. Из двух ПЛ образующей будет та, которая получается первой.
4. Если для получения поверхности используется метод копирования, то с его помощью получается ОПЛ.
5. Если одним из методов является копирование и для получения поверхности необходимо только одно движение, то это будет движение Фv.
6. Если для образования поверхности не используется метод копирования, то ОПЛ получается за счет более быстрого формообразования движение скорости, которое является главным или это главное движение входит в состав сложного Фv.
3.Движения станка.
Параметры движения (рис. 9):
Исходная точка (положение) (“О”).
Траектория (Т).
Скорость (С).
Направление (+).
Всякое движение, выполняющее какую-либо функцию на станке, называет-
ся исполнительным.
Классификация исполнительных движений.
По назначению: - формообразующие (Фv и Фs)
Деления (Д)
Установочные (Уст.)
Вспомогательные (Всп.)
Управления (Упр.)
Эти движения настраиваются на параметры движения.
По составу: - простые
Сложные
Движение деления служит для равномерного распределения на заготовке
одинаково обработанных поверхностей.
Установочное движение обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки в положение, из которого начинается формообразование. Если оно сопровождается резанием, то его называют
движением врезания (Вр.).
Вспомогательное движение обеспечивает отвод и подвод (в том числе ускоренный), зажим и разжим инструмента и заготовки.
Управляющее движение служит для согласования всех вышеперечисленных.
В зависимости от состава и формы траектории исполнительные движения
могут теоретически настраиваться на 2, 3, 4 или все 5 параметров.
Выводы:
1.Простые движения не настраивают на траекторию.
2.Движения с замкнутой траекторией не настраивают на путь «L» и исходную точку «О».
3.Движения врезания не настраивают на направление «±».
4.Движения не участвующие в обработке не настраивают на скорость «С».
Примеры формообразования боковой поверхности прямозубого колеса при его шлифовании:
1. Шлифование дисковым профильным (фасонным) кругом (рис. 10).
2. Шлифование червячным образивным кругом (рис. 11).
3. Шлифование дисковым обкаточным (коническим) кругом (рис. 12).
4.Кинематическая группа и её структура.
Любое исполнительное движение реализуется с помощью кинематической группы (КГ) представляющей собой совокупность источника (источников) движения, исполнительного звена (звеньев), внутренней и внешней связях и органов настройки, обеспечивающих заданные параметры движения.
Источники движения (ИД) – электро-, гидродвигатели и гидро-,
пневмоцилиндры.
Исполнительное звено (ИЗ) – подвижное конечное звено в цепи станка.
Внутренняя связь обеспечивает траекторию движения.
Внутренняя связь простого движения– вращательная кинематическая
пара (ВКП) или поступательная
Пример(ВКП). Шпиндель (ИЗ) и корпус шпиндельной бабки (ШБ) (рис. 13).
Пример(ПКП). Стол (ИЗ) и направляющие станины (рис. 14).
Внутренняя связь сложного движения– связь между исполнительными
звеньями реализующими это
движение.
Внешняя связьсоединяет источник движения со внутренними связями (рис. 15).
Исполнительное движение всегда имеет внутреннюю связь.
Для согласования, регулирования и изменения параметров исполнительного движения служат органы настройки (ОН) (для станков с механическими связями без ЧПУ).
Примеры ОН для:
Т: - гитары сменных зубчатых колёс (ГСЗК), в которых за счёт замены колёс можно на выходном валу получать разные скорости.
Характеристикой ГСЗК служит передаточное отношение i (передаточное число).
i=w2/w1=n2/n1=d1/d2=Z1/Z2=a/b×c/d.
(a,b,c,d – сменные колёса двупарных гитар).
Сменные копиры;
Поворотная линейка.
C : - коробки скоростей (КС) и коробки передач (КП);
ГСЗК (однопарные и двухпарные);
Регулируемые источники движения;
Сменные шкивы;
Механические вариаторы.
± : -дополнительные передачи в КП;
Специальные реверсирующие устройства;
Реверсируемые источники.
L : - упоры, устанавливаемые в пазах подвижных звеньев и взаимодействующие с конечными выключателями;
Изменения положения пальца кривошипа;
Кулачок (высота профиля кулачка h=Rmax-Rmin).
« O »: - один из упоров обеспечивающих настройку на L;
Вручную.
5.Кинематическая настройка станка (КНС).
Под КНС понимают настройку цепи станка, обеспечивающую заданные условия согласования перемещений и скоростей исполнительных звеньев между собой и источником движения.
Заданные условия согласования – расчётные перемещения (РП).
Структура РП: РП1- РП2.
РП состоит из числа, размерности и наименования дейстивия.
Последовательность КНС :
Установить РП.
Выявить расчётную кинематическую цепь (РКЦ).
Записать уравнение кинематического баланса (УКБ).
Из УКБ вывести формулу настройки (ФН).
УКБ устанавливает кинематическую связь между левой и правой частью РП.
Структура УКБ: (РП1)*i1*i2*…*ik=РП2. (i – передаточные отношения
постоянных звеньев цепи).
Правило:
При записи УКБ передаточное отношение iгсзк пишут в числителе , если выбранное нами направление обхода цепи совпадает с направлением передачи движения от источника по этой цепи; если не совпадает – в знаменателе .
При настойке на траекторию РП рассчитываются исходя из того, что инструмент и заготовка в процессе обработки являются звеньями какой-либо передачи (зубчатой, червячной, реечной).
При настройке на скорость РП зависят от размерности скорости.
Например. Подача на станке может быть минутная Sм (мм/мин) или оборотная Sо (мм/об).
Если органом настройки служит ГСЗК, то из УКБ выводят формулу
настройки (ФН), коэффициентом в этой формуле может служить простая или десятичная дробь, вычисленная с точностью до 1-2 знаков после запятой (2-3 значащие цифры), а при настройке на траекторию коэффициентом может служить целое число, простая или десятичная дробь, вычисленная с точностью 5-6 знаков после запятой.
Если органом насройки служит коробка передач (КП), то ФН не нужна.
Из УКБ определяют предельные значения скорости: nmax и nmin, частоты вращения шпинделя или величины подач.
6.Последовательность анализа (синтеза) структуры станка по его кинематической схеме.
1. Выявить обработанную поверхность.
2. Установить вид инструмента и форму его режущей кромки.
3. Определить производящие линии и методы формообразования.
4. Нарисовать схему обработки.
5. Записать все формообразующие движения.
6. Записать все исполнительные движения.
7. Найти на схеме рабочие органы станка (исполнительные звенья, несущие
инструмент и заготовку).
8. Выполнить анализ каждой кинематической группы (КГ), начиная с КГ
формообразующего движения скорости в следующей последовательности:
Исполнительные звенья;
Источник движения;
Внутренняя связь;
Внешняя связь;
Параметры и органы настройки.
9. Найти на схеме специфические устройства и механизмы (реверсирующие
механизмы,механизмы прямолинейного движения, дифференциальные),
определить их назначение, устройство и принцип работы.
10. Выполнить КНС: РП, РКЦ, УКБ, ФН.
Первые шесть пунктов можно выполнить без кинематической схемы.
7.Источники движения в станках (рис. 16).
Источниками движения в станках могут являться электродвигатели, гидродвигатели, гидро- и пневмоцилиндры.
В приводах главного движения при бесступенчатом регулировании (мелкоступенчатом) применяют асинхронные двигатели переменного тока с частотным регулированием, двигатели постоянного тока с двухзонным регулированием и коробки скоростей на 2-4 ступени с автоматическим или реже ручным переключением скоростей. При ступенчатом регулировании приводов главного движения применяют асинхронные двигатели переменного тока одно- или многоскоростные с переключением пар полюсов и коробки скоростей с числом ступеней больше 4-х. В этом случае весь диапазон регулирования от nmin до nmax: Rn=nmax/nmin разбивают на интервалы (ступени), которые образуют между собой геометрический ряд со знаменателем f , который следует принимать:
1,06; 1,12; 1,25; 1,4; 1,8; 2.
f показывает отношение последующей частоты вращения к предыдущей.
f = nk+1/nk
nmax=nmin× f ^ z 1 Z – число ступеней.
Z=(lgRn/lgf )+ 1
В приводах подач при бесступенчатом регулировании в замкнутых системах управления с обратной связью по положению применяются двигатели постоянного тока (ДПТ) высокомоментные или вентельные, а в разомкнутых системах без обратной связи по положению применяются шаговые двигатели (ШД). При ступенчатом регулировании всё аналогично ступенчатому регулированию в приводах главного движения. Во всех формулах параметр n надо заменить на параметр S.
8.Коробки подач.
Классификация :
По назначению:
Коробки скоростей (КС) в приводе главного движения;
Коробки подач (КП) в приводе подач.
По способу регулирования:
Ступенчатые;
Бесступенчатые (мелкоступенчатые f =1.06; 1.12).
По компановке:
Встроенные (в корпус шпиндельной бабки);
Вынесенные (рездельный привод).
По способу переключения передач:
Сменные колёса в ГСЗК (рис. 17);
Сменные шкивы;
Вариаторы – механические устройства для плавного бесступенчатого
регулирования частоты вращения;
Переключением блоков зубчатых колёс (рис. 18);
С помощью муфт (рис. 19);
С помощью перебора (рис. 20) ;
Комбинированные (с блоком зубчатых колёс).
9.Механизмы привода главного движения.
Механизмы привода главного движения служат для преобразования вращательного движения в поступательное.
Классификация:
Реечные;
Винт – гайка;
Кулачковые;
Кривошипные.
1.Реечные:
Зубчато – реечные (передача шестерня – рейка) (рис. 21).
Передача обратимая (ведущим может быть как колесо, так и рейка).
РП: 1 об. зуб. колеса – p mZ (мм) перемещения рейки или оси колеса
вдоль неподвижной рейки.
Червячно – рееченые (рис. 22).
РП: 1 об. червяка – p mk перемещения рейки.
(k – число заходов, k
2. Винт – гайка:
Винт – гайка скольжения (рис. 23).
Передача самотормозящаяся (вращательное движение преобразовывается
в поступательное).
Достоинства: технологичность и простота в изготовлении.
Недостатоки: трение, износ, тепловыделение.
Винт – гайка качения (рис. 24).
Передача несамотормозящаяся. При отсутствие тормоза в приводе
возможно самопроизвольное перемещение исполнительного звена при
выключенном двигателе.
Достоинства: высокий КПД и малое трение.
Недостатоки: дороже, чем винт – гайка скольжения, требует
дополнительных условий (защита от попадания стружки в места качения),
менее технологична.
Распределение движения:
Винт вращается, а гайка перемещается.
Гайка вращается, а винт перемещается.
Винт вращается и перемещается, а гайка неподвижна.
Гайка вращается и перемещается, а винт неподвижен.
РП: 1 об. ведущего звена – Р (мм) перемещения ведомого звена.
(Р – ход винтовой линии, в однозаходных
винтовых передачах Р= шагу).
3. Кулачковые механизмы:
Плоские: - с продольным перемещением (рис. 25)
Дисковые (рис. 26)
Пазовые (рис. 27)
Барабанные: - цилиндрические (рис. 28)
Торцовые (рис. 29)
1 – кулачок
2 – ролик
3 – исполнительное звено
4 – пружина
5 – толкатель
6 – система рычагов
ab – ускоренный подвод
bc – рабочий ход
cd – выдержка
da – ускоренный отвод
Во всех примерах кулачок является ведущим, и кроме примера 1 движение кулачка вращательное. При помощи силового (прим. 1, 2, 5) или кинематического (прим. 3, 4) замыкания реализуется движение кулачка. Силовое замыкание реализуется при помощи пружины, а для кинематического замыкания пружина не нужна, так как ролик находится внутри замкнутого контура. Возврат в исходное положение осуществляется той же пружиной при силовом замыкании, а также специальным грузом при кинематическом. В плоских кулачках перемещение исполнительного звена перепендикулярно оси вращения кулачка, а в барабанных параллельно.
Недостатки: - ограничение хода
Трудоёмкость наладки и переналадки.
4. Кривошипные механизмы :
Кривошипно-шатунные (рис. 30) (РП: 1 оборот кривошипного диска→
→1 двойной ход ползуна);
Кривошипно-кулисные (рис. 31);
1 – кривошипный диск
2 – палец кривошипа
3 – раздвижной шатун
4 – ползун
5 – камень кулисы
6 – кулиса
Величина (ход) перемещения ползуна зависит от радиуса пальца кривошипа, исходное положение в шатунном механизме определяется длиной раздвижного шатуна, а в кулисном – смещением ползуна относительно кулисы.
10.Суммирующие механизмы
Используются для суммирования движенй на исполнительном звене.
Различают:
Реечные
Винтовые
Червячные
Зубчатые
У них есть три входа-выхода (рис. 32):
Конический дифференциал (рис. 33):
Z1, Z4 – числа зубьев центральных колёс
Z2, Z3 – числа зубьев сателлитов
В – водило- ось сателлитов- крестовина
Оси червяка и червячного колеса взаимно перпендикулярны. Червячная передача – самотормозящаяся.
РП: 1об. червяка Z оборотов червячного колеса
Формула Виллиса: n4-nв/n1-nв=z2/z1*z4/z3*(-1)
m – число наружных зацеплений в дифференциале с
цилиндрическими колёсами.
В коническом дифференциале: z1=z2=z3=z4
1. nв=0 n4=-n1 i1-2=i2-1=1
2. n1=0 n4=2nв iв-2=n4/nв=2
i2-в=nв/n4=1/2
Правило:
«В коническом дифференциале передаточное отношение
i=1 при передаче движения с центрального колеса на центральное
i=2 при передаче движения с водила на центральное колесо
i=1/2 при передаче движения с центрального колеса на водило.»
11.Механизмы прерывистого (апериодического) движения.
Служат для точного, дозированного, прерывистого кратковременного перемещения исполнительного звена в одном направлении.
Бывают: - храповые
Мальтийские
Храповые(рис. 34) : собачка – ведущая, храповое колесо – ведомое.
Мальтийские (рис. 35): многопазовый диск(мальтийский крест) – ведомый,
кривошипный диск – ведомый.
К- число пальцев
Z- число пазов
РП: 1об.кривошипного диска K/Z об. мальтийского креста.
12.Механизмы управления движением.
Реверсирующие устройства – служат для изменения направления
движения исполнительного звена без
изменения направления источника
движения.
А). С цилиндрическими колёсами (рис. 36,37):
Б). С коническими колёсами (рис. 38):
Можно использовать муфту.
2. Тормозные устройства - служат для отключения (останова) движения
исполнительного звена при отключении
источника движения.
Электромеханические
Ленточные
Многодисковые фрикционные
Одновременным включением двух зубчатых передач между двумя
соседними валами с помощью электромагнитных муфт.
Двигателем (в режиме пртивовключения или за счёт встроенного в
него тормоза).
Блокировочные устройства - служат для предотвращения включения
каких-либо устройств или отключения
движения исполнительного звена, для
предотвращения аварии или поломки.
Предохранительные муфты
Упоры, взаимодействующие с конечными выключателями в крайних
положениях перемещающегося исполнительного звена
Блокировка от одновременного включения двух зубчатых передач
между соседними валами при отсутствии электромагнитных муфт.
Фиксирующие устройства - служат для фиксации револьверной
головки в револьверных станках,
многошпиндельного блока, делительного
диска в цепи деления зубообрабатывающих
станков и фиксации автооператора в
позиции смены инструмента и его захвата.
Постоянные
Сцепные
Предохранительные
Обгонные – служат жля передачи движения только в одном
направлении. Свойство реализуется, например, для
передачи ускоренного движения обычно по короткой
цепи без отключенияболее медленного движения, которое
обычно передаётся по длинной цепи (рис. 39).
кольцо (корпус)
Условие передачи момента: nk>nдиска,
Если ведущие и ведомые элементы поменять местами, то условие
передачи момента вращения будет противоположно.
13.Системы автоматического управления (САУ).
Системы управления в станках общего назначения, автоматах и полуавтоматах.
Путевая
Кулачковая (СУ с распределительным валом)
Копировальная
Путевая система (рис. 40): перемещение исполнительного звена
происходит до взаимодействия упора с
конечным выключателем. Путь определяет
величину перемещения.
Кулачковая (рис. 41): если несколько кулачков расположены на одном
валу, то получается система с распределительным
валом (РВ), со стабильной синхронизацией всех
циклов станка.
Цикл - совокупность действий, обеспечивающих заданную
последовательность действий технологического процесса.
1об. РВ времени цикла обработки (Тц)
Тц = tраб + tвспом.
Кулачки необходимо очень точно располагать под определёнными углами. Это надёжная система.
Недостатки: - ограниченность длины перемещения из-за размера
Трудоёмкость наладки, преналадки, изготовления кулачка
для обработки новых изделий.
Применяется в крупносерийном и массовом производстве.
Копировальная (рис. 42):
инструмент
копир (шаблон)
устройство управления
механическая связь (электрическая или гидравлическая)
В процессе перемещения щупа по копиру движение передаётся на
инструмент, который копирует форму копира на изделии в
натуральную величину или в масштабе.
Область применения: серийное, крупносерийное и иногда массовое
производство.
Системы программного управления.
1). Система циклового программного управления (ЦПУ)
Служит для управления циклом обработки, режимами резания,
сменой инструмента и другими технологическими командами,
а величины и траектории перемещения задаёт путевая и(или)
копировальная СУ. Облать применения: токарные, агрегатные
станки, переналаживаемые линии.
В таких системах весь цикл обработки разбивают на этапы,
каждому из которых соответствует свой набор одновременно
работающих устройств, механизмов и аппаратов: реле, пускатели,
контактеры, электродвигатели и т.д.
Различают 3 типа систем ЦПУ:
А). Штекерная панель управления (рис. 43)
Б). Кулачковый командоаппарат (рис. 44)
В). Программируемый контроллер: бесконтактное устройство
логического управления электроавтоматикой станка,
состоящий из нескольких блоков.
2). Системы числового программного управления
Служат для управления не только технологическими командами, как ЦПУ, но также величинами и траекториями перемещения узлов в процессе обработки. Область применения: мелкосерийное и серийное производство.
Классификация:
1.По назначению:
Ф1- с цифровой индикацией
Ф2- позиционные (рис. 45) и(или) прямоугольные (рис. 46) системы
управления (перемещение из одной координаты в другую без
обработки – позиционная система; перемещение с обработкой
только по одной координате – прямоугольные системы)
Ф3- контурные (обработка по поизвольному контуру, перемещение
по траектории с ломанной линеей, любые поверхности)
Ф4- комбинированные (универсальные) Ф2+Ф3
2.По степени совершенства:
NC (Numerical Control) – стандартные циклы обработки
CNC (компьютерные системы) – можно программировать
нестандартные циклы.
PCNC (персональные компьютерные системы)
3.По наличию обратной связи (ОС)
Без обратной связи (рис. 48) (с однм потоком информации)
УП – управляющая программа
БВ – блок ввода УП
БУП – блок управления приводом
Иногла к двигателю присоединяют ГУ – гидроусилитель.
С обратной связью (рис. 49) (с двумя потоками информации)
Обратная связь реализуется при помощи датчиков ОС по положению или исполнительных преобразователей ОС, которые преобразуют механические движения в электрический сигнал. В этом блове текущая информация о положении исполнительного звена сравнивается с заданной УП и при наличии несогласования от ЧПУ управляющий сигнал, поступающий на двигатель М, направлен в сторону уменьшения несогласования. На схеме показаны 4 возможных варианта расположения ДОС, начиная с самого точного Д1 в порядке убывания точности. ДПТ может представлять из себя комплект, состоящий из собственно двигателя, встроенного тормоза, ДОС по скорости (тахогенератор) и ДОС по положению.
Адаптивные системы (самонастраивающиеся)
Системы с тремя потоками информации. 3-ий поток информации о процессе резания и контроле за его осуществлением. Такие системы наиболее сложные, но и наименее надёжные. Реализуются с помощью датчиков.
Зубообрабатывающие станки.
Зубодолбёжные станки.
Служат для обработки цилиндрических колёс с прямым и винтовым зубом (косозубые) наружного и внутреннего зацепления, шевронных колёс, зубчатых секторов, реек, некруглых колёс и блоков колёс. В качестве инструмента могут быть использованы долбяки, гребёнки, зубодолбёжные и многорезцовые головки. Профиль зуба может быть получен методом копирования (с помощью зуборезцовых головок и протяжек) и методом обката. При нарезании цилиндрических колёс методом обката зуборезным долбяком на станке воспроизводится работа цилиндрической зубчатой передачи с параллельными осями.
Выполнить синтез структуры станка для нарезания цилиндрического прямозубого колёса:
Обработанная поверхность.
Эвольвентно-цилиндрическая поверхность (рис. 50).
Вид инструиента и форма его режущей кромки.
Зуборезный долбяк (рис. 51) .
α=6º-7º; γ=5º; a – запас на переточку; m; Zд
Производящие линии и методы формообразования (рис. 52).
прямая (ОПЛ)=>[след] Фs(Пинструмента)
эвольвента (НПЛ)=>[обкат] Фv(ВинструментаВзаготовки)
Схема обработки (рис. 53).
Формообразующие движения.
Исполнительные движения.
Всп2(В6) – качательное движение суппорта для исключения трения долбяка об обработанную поверхность и его заклинивания (отскок), а также для подвода перед началом резания. δ=0,2…0,8 мм – величина отскока.
Всп3(П7) – ускоренный отвод салазок после обработки и их ускоренный подвод перед обработкой.
Всп4(В8) – ускоренное врещение заготовки для выверки её биения.
Всп(П9) – вывод долбяка вверх после завершения обработки колеса с внутренним зубом.
Рабочие органы, несущие инструмент и заготовку.
Ползун (П1)
Шпиндель инструмента (В2)
Шпиндель стола с заготовкой (В3)
Синтез (рис. 54).
Внешняя связь: М→1→iv→2→3→Кд→палец →шатун→ ползун(точка
присоединения ко внутренней связи.
Внутренняя связь: В2→ЧП→4→5→iобк→Р2→6→Р3.
Внешняя связь: М→iv→Р1→is→5.
Внешняя связь: М→1→iv→2→iвр→7→Кд→толкатель→ролик→салазки.
Аналогично Фv(П1).
Анализ структуры станка модели 5122 для нарезания колеса по его кинематической схеме.
1 – 7 совпадают с синтезом.
8. Анализ.
Исполнительное звено (ИЗ): ползун (П1).
Источник двмжения (ИД): Д1.
Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта (между
прямолинейными копирами К1,К2)
Органы настройки (ОН) на: С – iv – сменные шкивы.
L – изменение радиуса пальца кривощипа.
«О» - смещение ползуна относительно кулисы.
± - не настраевается, т. к. обработка
осуществляется всегда в одном направлении.
ИЗ: шпиндель инструмента (В2) и шпиндель стола с заготовкой (В3).
Внутренняя связь: В2→90/1→65/44→44/39→60/60→Р1→32/24→iобк→30/50→1/120→В3
Внешняя связь: Д1→iv→70/75→75/70→4/32→is→60/60
ОН: Т – iобк и Р1.
ИЗ: салазки стола.
Внешняя связь: 1) Д1→iv→30/20→iвр→1/30→ходовой винт (t=6мм) →линейка
(уклон 1/5) (клиновая ползушка, кулачок с продольным
перемещением).
2) Гидроцилиндр (ГЦ) →поршень→шток→гайка→винт(t=4мм)
→толкатель→ролик→линейка.
3) ГЦ→поршень→шток→гайка→винт→опоры ходового
винта→салазки.
ОН: С – iвр.
L – упоры У1.
«О» - вручную.
ИЗ: ползун.
Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.
Внешняя связь: Д1→iv→Кд→палец→камень кулисы→кулиса→ползун.
ИЗ: суппорт.
Внутренняя связь: ВКП между суппортом и осью стойки.
Внешняя связь: Д1→iv→дисковый кулачок (Кд)→ролик→ось
→корпус→толкатель→система рычагов→суппорт.
ИЗ: салазки стола.
Внешняя связь: ГЦ→поршень→шток→гайка→винт→опора→салазки.
ИЗ: шпиндель стола.
Внутренняя связь: ВКП между шпинделем стола и салазками.
Внешняя связь: Д2→15/20→32/5→15/24→30/50→1/120→шпиндель стола.
ИЗ: ползун.
Внутренняя связь: ПКП между ползуном и направляющими суппорта.
Внешняя связь: Д3→17/34→1/56→электромагнитная муфта 1 (ЭММ1)
→70/75→75/70→кривошипный диск→палец
кривошипа→камень кулисы→ползун.
Специфические устройства и механизмы.
Р1 – реверс с коническими колёсами находится во внутренней связи Фs(В2В3)
и служит для изменения направления вращения движения В3 при
неизменном направлении вращения инструиента В2.
Р2 – реверс с цилиндрическими колёсами, находится во внешней связи
Фs(В2В3). При его переключении оба движения и В2 и В3 изменяют
направление вращения.
Т1 – тормозное устройство, служит для быстрого останова ползуна при
отключении двигателя Д1.
Т2 – аналогично Т1, но останавливает ускоренное вращение стола.
Кривошипно-ползунный механизм
Дисковый кулачок
Линейка с продольным перемещением, задаёт скорость движения врезания
Упор У1 – настройка на путь движения врезания
Фиксирующее устройство (Ф) (рис. 55):
За 1 оборот стола =45 оборотов диска А
Обеспечивает отсчёт одного оборота стола, после чего обработка или
прекращается, если это 1 проход или продолжается, если необходим 2-ой
проход, пока не будет обработан зуб.
Муфта М2 – включает механизм отсчёта
Муфта М1 – выкдючает передачу , движение передаётся замедленно.
При этом происходит врезание П4. По окончании врезания М1
включается и начинается рабочая подача обката с одновременным
включением муфтя М2.
Д4 – привод транспортёра для уборки стружки
10. Кинематическая настройка станка.
1). iv – сменные шкивы
РП: n об. э/двигателя (мин) n дв.ходов ползуна (дв.ходов/мин)
РЦ: Д1 ползун
УКБ: n об.э/двиг.*iv = n об. кривошипного диска = n дв.ходов ползуна
iv
= nдв.ход
полз./nоб
э/дв;
;
ν – скорость резания (м/мин)
Величина перемещения ползуна (мм)
Высота заготовки,
Перебег
2). iобк(дел) – гитара деления
РП: 1/ Zд оборотов долбяка→1/Zзаг оборотов заготовки.
РЦ: шпиндель долбяка→шпиндель стола с заготовкой.
УКБ: 1/Zзаг*120/1*50/30*1/iобк*24/32*33/33*60/60*39/44*44/65*1/90=1/ Zд
ФН: iобк= Zд/Zзаг.
3). is – гитара подач
Орган настройки на скорость для Фs(В2В3). УКБ совпадает с уравнением движения Фs. Под подачей (Sд.кр. (мм/дв.ход)) на зубодолбёжном станке понимают величину поворота долбяка по дуге делительной окружности за один его двойной ход.
is → Sд.кр.
РП: 1дв.ход ползуна → Sд.кр./πmZд оборотов долбяка.
РЦ: ползун → шпиндель долбяка.
УКБ: 1дв.х.*70/75*75/70*4/32*is60/60*60/60*39/44*44/65*1/90=Sд.кр./πmZд
ФН: is=382* Sд.кр./πmZд.
4). iвр – гитара врезания
РП: 1дв.ход ползуна → Sр (мм) радиальногоперемещения салазок стола.
РЦ: ползун → салазки стола.
УКБ: 1дв.х.*30/20*iвр*1/30*6(мм)*1/5=Sр
ФН: iвр=16.7Sр.
Особенности зубодолбёжных станков.
1. В некоторых лёгких и средних станках движение врезания совершается не салазками стола, а суппорт с инструментом. Критерием служит наличие органа настройки на скорость во внешней связи движения врезания. Аналогично, качательные движения (В6) может совершать стол с заготовкой.
2. В качестве привода ползуна может быть не кривошипно-кулисный
(кривошипно-ползунный), а кривошипно-шатунный механизм.последней передачей на ползун может быть зубчатый сектор – рейка.
3. Движение врезания может осуществляться не от кулачка сподольным перемещением (линейки с уклоном), а от передачи винт – гайка, дискового кулачка.
4. Возвратно-поступательное движение П1П5 может осуществляться от прямолинейных копиров, один из которых жёстко связан с червячным колесом, а второй – с ползуном.
5. Для получения косозубого колеса (колеса с винтовым зубом) устанавливают косозубый долбяк (рис. 56,57), которому в процессе возвратно-поступательного движения сообщают дополнительный доворот В10 вокруг его оси.
Вместо Фv(П1) получают Фv(П1В10).
β – угол наклона зуба косозубого колеса (рис. 58).
Pz – шаг винтовой линии зубонарезаемого колеса.
Pz=πmtctgβ; πd=πmtZ;
Pдолб.= πmZд/sinβ;
Pдолб.=PzZд/Z; - по этой формуле выбирают инструмент (шаг сменных
копиров).
Pкопира= Pдолб.=PzZд/Z;
6. При нарезании зубчатых реек вместо Фs(В2В3) берут Фs(В2П3); П3 – поступательное движение рейки.
РП для iобк: 1 об. долбяка → πmZд (мм) перемещения рейки.
7. Если Фs и (или) врезание осуществляются от отдельного (отдельных) двигателя, то подача на станке будет не оборотная, а минутная. РП для is и (или) iвр запишутся как для минутной подачи Sм (мм/мин).
Зубофрезерные станки.
Зубофрезерные станки служат для нарезания цилиндрических колёс внешнего зацепления с прямым и винтовым зубом дисковыми, пальцевыми и червячными модульными фрезами. Профиль зуба колеса получают методом копирования (дисковы и пальцевые фрезы) или методом обката (червячные фрезы), а форму зуба по длине – методом касания. Схема обработки и схема станка, работающего дисковыми и пальцевыми фрезами, аналогичны схемам шлифовального станка. При наличии на зубофрезерном станке с червячной фрезой помимо ходового винта продольного перемещения ходовых винтов радиального и тангециального перемещений, на станке можно нарезать червячные колёса червячными фрезами. А при обработке цилиндрических колёс червячными фрезами (обкат) имитируется работа червячной передачи, в которой роль червяка исполняет червячная фреза. В этом случае РП для червячной передачи: 1 об. червяка → k/Z об. червячного колеса перепишутся: 1 об. червячной фрезы → k/Z об. заготовки или 1 об. заготовки → Z/k об. фрезы. k – число заходов фрезы – условие обката.
Синтез кинематической структуры универсального зубофрезерного станка, работающего червячной фрезой.
А) Прямозубое колесо.
Б) Косозубое колесо.
В) Червячное колесо.
1. Обработанная поверхность.
А) Эвольвентно-цилиндрическая поверхность (рис. 59).
Б) Эвольвентно-винтовая поверхность (рис. 60).
В) Боковая поверхность зуьа червячного колеса (рис. 61).
2. Вид инструмента и форма его режущей кромки (рис. 62,63) .
Чевячная фреза представляет собой червяк, стружечно-винтовые канавки которого обрабатывают заготовку и отводят стружку. Чевячная фреза характеризуется: m, Z, φ – угол подъёма червячно-винтовой нарезки, шаг по нормали Pn=πmn, α=20º.
3. Производящие линии и методы формообразования.
Эвольвента (ОПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз) з - заготовка
Б) (рис. 65) Винтовая линия (НПЛ)=>[касание]=>Фs(ПиВз) и Фv(Ви)
Эвольвента (ОПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз)
В) (рис. 66)Эвольвента (НПЛ)=>[обкат]=>Фv(ВиВз) и Фs(П5В6)–тангециальное
врезание
Фv(ВиВз) – радиальное врезание.
Форма зуба по длине червячного колеса (ОПЛ)=>[след]=>Фv(ВиВз).
4. Схема обработки.
А) Фv(В1В2) и Фs(П3); ψ – угол наклона суппорта (оси фрезы к горизонту);
ψ=φ; (рис. 67)
Б) Фv(В1В2) и Фs(П3В4); Правая фреза и правая винтовая линия на заготовке.
При одноимённом направлениивинтовыз линий ψ=β-φ, а при разных
направлениях – ψ=β+φ. (рис. 68)
В) 1. Радиальное врезание (рис. 69):
Фv(В1В2); Вр(П7); Всп(П8);
2. Тангециальное врезание (рис. 70):
Фv(В1В2); Фs(П5В6);
Особенности нарезания червячных колёс:
1) Фреза не перемещается вдоль оси заготовки.
2) Форма зуба по длине червячного колеса является ОПЛ и получается методом
следа за счёт движения обката неоьходимого для получения эвольвенты.
3) Тангециальное врезание более точное, чем радиальное за счёт постоянного
межосевого расстояния, плавного врезания фрезы в заготовку заборннным
конусом с последующей калибровкой зуба цилиндрической поверхностью
фрез и равномерного износа зубьев фрезы по всей длине.
А) Фv(В1В2)=Д и Фs(П3);
Б) Фv(В1В2)=Д и Фs(П3В4);
В) 1. Радиальное врезание:
2. Тангециальное врезание:
Фv(В1В2)=Д; Фs(П5В6);
Б) Уст(П8);
Всп1(П9) – ускоренные отвод-подвод фрезы;
Всп2(П10) – периодическое тангециальное перемещение фрезы вдоль своей
оси для равномерного износа режущих зубьев по длине.
7. Рабочие органы станка.
Шипндель инструмента и шпиндель заготовки.
8. Синтез (рис. 71).
Внутренняя связь: В1→1→2→Σ(суммирующий механизм) →iобк→3→4→В2
Внешняя связь: М→iv→2
ОН: Т – iобк
± - не настраивается, т.к. фркза вращается в сторону сбрасывания стружки
Анализ зубофрезерного станка мод.5К32А (рис. 72).
Пункты 1 – 7 смотри выше.
Нарезание косозубого колеса:
ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.
ИД: Д1 (самый мощьный).
Внутренняя связь: В1→68/17→29/29→29/20→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→
→iобк(дел)→33/33→35/35→1/96→В2.
Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27.
ОН: Т – iобк(дел),P1.
ИЗ: каретка и шпиндель заготовки (В4).
Внутренняя связь: П3→1/t1→124/1→33/22→iдиф→27/27→1/45→Σ(iΣ=2)→
→58/58→e/f(P1) →iобк(дел)→33/33→35/35→1/96→В4.
Внешняя связь: 1) Предположем, что связь начинается от Д2:
Д2→25/25→36/60→50/45→ (ЭМ2 вкл.)→45/45→33/22 (это не верно, т.к. в данной связи отсутствует орган настройки на скорость is).
2) Д2→25/25→48/48→is→44/44→26/2→33/33
(не верно, т.к. движение от червячного колеса(26) к червяку(2) не может передаваться, потому что эта передача самотормозящаяся).
3) Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→
→iобк(дел)→2/26→44/44→is→39/65(ЭМ4 вкл.(Р2)).
ОН: Т – iдиф.
L – упоры.
«О» - упор Н.
ИЗ: салазки стола.
Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.
Внешняя связь: Д2→25/25→36/60→45/50→34/61→1/36→t2→П8.
ИЗ: каретка.
Внутренняя связь: ПКП между кареткой и направляющими стойки.
Внешняя связь: Д2→25/25→36/60→45/50(ЭМ2 вкл.)→45/45→1/24→t2→П9.
ИЗ: суппорт.
Внутренняя связь: ПКП между суппортом и направяющими каретки.
Внешняя связь: Д3→1/20→1/68→t3→П10.
Нарезание прямозубого колеса:
Фv(В1В2)=Д совпадает с нарезанием косозубого колеса.
ИЗ: каретка.
Внутренняя связь: ПКП между кареткой и направляющими стойки. Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→
→iобк(дел)→2/26→44/44→is→50/45(ЭМ2 вкл.)→
→1/24→t1→П3.
L – упоры.
«О» - упор Н.
При нарезании червячных колёс способом радиального врезания Фs→Вр(П7), Фv совпадает с нарезанием косозубого колеса.
ИЗ: салазки стола.
Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими станины.
Внешняя связь: Д1→116/234→iv→29/29→27/27→Σ(iΣ=1)→58/58→e/f(P1)→
→iобк(дел)→2/26→44/44→is(р)→45/50(ЭМ1 вкл.)→
→34/61→1/36→t2→П7.
ОН: С - is(р).
L – упоры (У2).
«О» - вручную – поводом салазок стола до касания заготовки с фрезой.
При нарезании червячных колёс способом тангециального врезания Фs(П3В4)→ Фs(П5В6). На данном станке этот способ применить нельзя, т.к. нет внутренней связи между тангециальным движением фрезы и доворотом заготовки. ому что эта передача самотормозящяяся
9. Специфические устройства и механизмы.
1) Реверсы:
Р1 – находится во внутренней связи Фv(В1В2), служит для изменения направления вращения движения В2 при использовании фрезы с другим направлением винтовой линии червячной нарезки.
Р2 – находится во внешней связи Фs(П3В4), служит для изменения направления движения Фs (П3 и В4 одновременно), используется для перехода с одного вида фрезерования на другой («попутно – встречное»).
2) Суммирующий механизм – конический дифференциал, служащий для алгебраического суммирования движений В2 и В4 на заготовке, т.е. В2±В4.
3) Муфты и другие специфические устройства.
1) iv – гитара скорости:
РП: n об. э/д Д1 (мин) → nфр (мин) об. фрезы.
РЦ: э/д Д1 → шпиндель фрезы.
УКБ: 1400(мин)*116/234*iv*29/29*29/29*29/29*17/68=nфр (мин)
ФН: iv=nфр /174; nфр =1000V/(πdфр )
2) iобк(дел) – гитара обката (деления):
УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*1/iобк*f/e*58/58*1Σ*27/27*29/29*29/29*17/68=Z/k
ФН: iобк=24*k/Z*f/e; f/e=1, если Z
f/e=2, если Z>161.
3) iдиф – гитара дифференциала:
РП: 1 об. заготовки → Pz (мм) относительного перемещения фрезы и заготовки.
УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*1/iобк*f/e*58/58*1/2Σ*45/1*27/27*1/iдиф*22/33*
*1/24*10(мм)=Pz(мм)
ФН: iдиф=600*f/e*1/Pz; Pz=πmZ/sinβ – шаг винтовой линии
зубонарезаемого колеса.
iдиф=7,957747sinβ/mk;
4) is – гитара подач (т.к подача осуществляется от одного двигателя, то подача будет оборотная)
РП: 1 об. заготовки → Sпр (мм) продольного перемещения фрезы вдоль оси
заготовки.
РЦ: шпиндель заготовки → каретка.
УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*2/26*44/44*is*39/65*50/45*45/45*1/24*
*10(мм)=Sпр(мм)
ФН: is=0,49Sпр.
РЦ: э/д Д2 → салазки стола.
УКБ: 1430(мин)*25/25*36/60*45/50(ЭМ1 вкл.)*34/61*1/36*10(мм)=Sп8(мм/мин).
ФН: Sп8=120(мм/мин).
6) Всп1(П9):
РЦ: э/д Д2 → каретка.
УКБ: 1430(мин)*25/25*36/60*45/50(ЭМ2 вкл.)*1/24*10(мм)=Sп9(мм/мин).
ФН: Sп9=400(мм/мин).
7) Всп2(П10):
РЦ: э/д Д3 → суппорт.
УКБ: 1400(мин)*1/20*1/65*1,5(мм)=Sп10(мм/мин).
ФН: Sп10=1,7(мм/мин).
8) is(р) – радиальная гитара подач (для П7):
РП: 1 об. заготовки → Sр (мм) радиального перемещения салазок стола.
РЦ: шпиндель → заготовки салазки стола.
УКБ: 1об.заг.*96/1*35/35*33/33*2/26*44/44*is(р)39/65*45/50*34/61*1/36*10(мм)=
ФН: is(р)=1,62Sр.
Если на кинематической схеме показанно два вертикально расположенных винта, то винт, который находится ближе к оси фрезы предназначен для тангециального перемещения фрезы, а тот, который дальше – для прольного перемещения фрезы.
Найти органы настройки (ОН) на траекторию (Т) для Фv (iобк(дел)) и Фs (iдиф) во внутренних связях.
Найти ОН на скорость (С) во внешней связи Фv (iv).
Предположить, что на станке оборотная подача,следовательно, между шпинделем заготовки и исполнительным звеном (ИЗ), совершающим движение П3 (или П5), должна быть цепь с незадействованным ранее ОН. Если такая цепь существует, то наше предположение правильное – это is в виде ГСЗК или КП, и подача действительно оборотная. В этом случае Фv и Фs идут от одного э/д. Если такой цепи нет, то мы неправы, подача будет минутная, а Фs будет осуществляться от отдельного двигателя. ОН is будет между этим отдельным э/д и точкой присоединения ко внутренней связи.
Зубофрезерный станок мод. (рис. 73)
4. Схема обработки.
5. Все формообразующие движения.
Фv(В1В2)=Д; Фs(П3В4);
6. Все исполнительные движения.
8. Анализ.
ИЗ: шпиндель фрезы и шпиндель заготовки.
Внутренняя связь: В1→100/25→30/26→78/62→62/135→Σ(iΣ=1)→28/28→
→63/48→28/28→iобк(дел)→1/84→В2.
Внешняя связь: Д1→iv(механический вариатор)→129/200→78/62.
ОН: Т – iобк(дел) (всегда во внутренней связи).
С – iv (всегда во внешней связи).
± - не настраивается, т.к. стружка падает вниз.
ИЗ: шпиндель заготовки и салазки стола.
Внутренняя связь: П3→1/2π→45/45→50/2→iдиф→72/72→72/54→2/50→Σ(iΣ=2)→
→28/28→63/48→28/28→iобк(дел) →1/84→В4.
Внешняя связь: Д2→90/125→22/22→3/33→is(КП (Zкп=24)) →70/70→
→Р1(53/40→40/53)→28/28→2/50.
ОН: Т – iдиф.
L – упоры.
«О» - один из упоров, обеспечивающих настройку на путь.
ИЗ: салазки стола.
Внутренняя связь: ПКП между салазками стола и направляющими стойки.
Внешняя связь: Д2→90/125→60/60→Р1(53/40→40/53) →28/28→2/50→
→45/45→2π→салазки(П9).
ИЗ: суппорт.
Внутренняя связь: ПКП между суппортом и направяющими гильзы (это деталь, которая перемещается радиально).
Внешняя связь: ГЦ3→поршень→шток→реечная передача→47/23→42/42→
→io(осевое врезание) →27/30→1/35→64/36→28/32→π→гайка→суппорт.
10. Кинематическая настройка станка (КНС).
РП: n об. э/д Д1 (мин) → nфр (мин) об. фрезы.
РЦ: э/д Д1 → шпиндель фрезы.
УКБ: 1400(мин)*iv*129/200*26/30*25/100=nфр (мин).
ФН: iv=nфр /200.
2) iобк(дел):
РП: 1 об. заготовки ↔ Z/k об. фрезы.
РЦ: шпиндель заготовки → шпиндель фрезы.
УКБ: 1об.заг.*84/1*1/iобк*28/28*48/63*28/28*1*135/62*62/78*26/30*25/100= =
Z/k об. фр.
ФН: iобк=24*k/Z.
РП: 1 об. заготовки ↔ Pz (мм) продольного перемещения салазок стола.
РЦ: шпиндель заготовки → салазки стола.
УКБ: 1об.заг.*84/2*iобк*28/28*48/63*28/28*1/3*50/2*54/72*72/72*1/iдиф*
*2/50*45/45*2π(мм)= Pz(мм)=πmZ/sinβ.
ФН: iдиф=2sinβ/mk.
РП: n об. э/д Д2 (мин) → Sп (мм/мин).
РЦ: э/д Д2 → салазки.
УКБ: 2840(об/мин)*90/125*22/22*3/33*28/80*25/70*25/70*28/80*36/72*
*70/70*53/53*28/28*2/50*45/45*2π(мм)=Sпmin (мм/мин).
2840(об/мин)*90/125*22/22*3/33*54/54*1(ЭМ1 вкл.)*54/54*54/54*70/70*53/53*28/28*2/50*45/45*2π(мм)=Sпmax (мм/мин).
ФН: Sпmin =0,36 (мм/мин).
Sпmax =47 (мм/мин).
Бездифференциальная настройка станка.
Существуют станки, в которых отсутствует дифференциальная цепь, суммирующий механизм, гитара дифференциала или их отключают от работы (например, с помощью муфт или путём съёма колёс в гитаре дифференциала). В этом случае суммирование движений В2 и В4 при нарезании косозубых колёс или В2 и В6 при нарезании чарвячных колёс тангециальным врезанием осуществляют не кинематически с помощью суммирующего механизма, а математически за счёт настройки гитары обката.
ФН для iобк:
1об.заг.→Pz и ∆n об.заг.→Sп =>
=> ∆n об.заг.=Sп/Pz – дополнительный доворот заготовки для получения
винтовой линии при относительном перемещении
фрезы и заготовки на Sп (мм).
1об.заг.→Z/k об.фр. и Sп/Pz об.заг.→∆n об.фр. =>
=> ∆n об.фр.=Z/k*Sп/Pz – дополнительный поворот фрезы для получения
винтовой линии.
Итог : 1об.заг.→(Z/k±Z/k*Sп/Pz) об.фр.
РП для iобк:
«минус» - одноимённое направление
винтовых линий на фрезе и на заготовке.
При нарезании червячного колеса способом тангециального врезания при дифференциальной настройке РП для iтанг: 1 об.заг.→πmZ (мм) перемещения фрезы вдоль своей оси. Для бездифференциальной настройки iтанг нет, РП для iобк:
Достоинства бездифференциальной настройки по сравнению с дифференциальной:
Более простая структура и кинематика станка;
Более высокая точность обработки за счёт коротких и жёсиких цепей.
Недостаток бездифференциальной настройки по сравнению с дифференциальной:
Сложность наладки и переналадки станка при изменении величины подачи (при
переходе от черновой обработки к чистовой или при переходе к нарезанию
сопряжённого колеса).
Область применения бездифференциальной настройки: крупносерийное и массовое
производство.
Зубофрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ).
Особенности:
Согласование через ЧПУ нескольких движений.
Управление пятью и более координатами, в том числе одновременно некоторыми из них.
Упорощение переналадки и настройки станка за счёт ввода с пульта управления ркжимов резания, параметров инструмента и изделия, величин перемещений основных и вспомогательных движений, межосевых расстояний и т.д.
Повышение точности обработки за счёт коротких и жёстких цепей.
Повышение производительности за счёт упрощения переналадки и настройки станка (смотри пункт №3) и автоматизации цикла обработки.
Автоматизация цикла обработки за счёт отсутствия ручной настройки, а также за счёт автоматической смены инструмента и заготовки на зубообрабатывающих модулях.
Существуют два вида структур зубофрезерных станков с ЧПУ:
С ведущей координатой.
Без ведущей координаты.
С ведущей координатой (рис. 74):
В схеме с ведущей координатой задающим является вращение фрезы, т.е. координата В – ведущая, а от неё зависят все остальные координаты перещени я и координата вращения заготовки С. Это удобно, т.к. скорость вращения фрезы в процессе обработки может меняться.
2. Без ведущей координаты:
Скорости и перемещения по всем координатам одинаковым образом управляются от системы ЧПУ, и важно обеспечить стабильность этих скоростей и перемещений.
Структура зубофрезерного станка без ведущей координаты (рис. 75):
На упрощённой схеме не показаны приводы перемещений по координатам X и Y.
1,2,3 – преобразователи сигнала устройства ЧПУ (УЧПУ) в сигналы управления приводами (по координатам B,C,Z соответственно).
4 – блок урпавления приводами (БУП).
5 – суммирующий усилитель (СУ).
6 – импульсно-аналоговяй преобразователь (ИАП).
7 – фазовый дискриминатор (ФД).
8 – микропроцесосор (МП).
Для обеспечения стабильности скоростей и перемещений информация (на примере вращения фрезы и заготовки) об фактическом положении фрезы и заготовки должна постоянно сравниваться. Для этого на ФД должны поступать сигналы от датчиков фрезы и заготовки приведённые к сопоставимому виду. Для этого в МП происходит пересчёт сигнала fфрезы в зависимости от вида обработки и параметров изделия и инструмента. После сравнения fзаготовки и fкорректирующее в ФД ИАП выдаёт корректирующий сигнал Uк, который в СУ складывается с путевым сигналом Us (Uк±Us), и через преобразователь сигнала 3 подаётся на привод координаты С в виде fс.
М – коэффециент зависящий от вида обработки:
1) М=Z/k – при нарезании прямозубых колёс, червячных колёс радиальным
врезанием, колёс с конусным и бочкообразным зубом.
2) М=Z/k(1±Sпz/Pz) – при нарезании косозубых колёс.
3) М=Z/k(1±Sтy/ πmZ)=(πmZ±Sтy)/πmk – при нарезании червячеых колёс
тангециальным врезанием.
Задачи УЧПУ :
1. Согласование перемещений по соответствующим координатам в зависимости от вида обработки:
а) по В,C и Z – при нарезании цилиндрических колёс.
б) по B,C и X – при нарезании червячных колёс радиальным врезанием.
в) по B,C и Y – при нарезании червячных колёс тангециальным врезанием.
г) по B,C,X и Y – при нарезании колёс конусным (рис. 76) и бочкообразным зубом (рис. 77).
Ккон=Spx/Sпz;
Spx=ρ(Sпz)=ρ(Rб);
Определение частот управления приводами по соответствующим координатам.
Например при нарезании косозубого колеса:
(для ведущей координаты)
fc=кс/кв*iв/ic*(πmk/(πmZ±Sпzsinβ))fв;
fz=iв/кв*∆z/Sпz*k/Z*fв;
fв=кв/iв*nф/60;
∆z=izPxbz/(кzN); bz – шаг ходового винта по координате Z.
При нарезании колеса с конусным зубом:
fx=ккон*∆z/∆x*fz;
fв,fx,fc,fz – частоты управления приводами соответствующих координат.
Кв,кс,кz – разрешающая способность датчиков, т.е. количество импульсов
посылаемых в УЧПУ за один оборот роторов этих датчиков.
Iв,ic,iz – передаточные отношения цепей приводов соответствующих координат
в направлении от датчиков к исполнительным звеньям.
∆z,∆x – дискретности по соответствующим координатам, т.е. величины
перемещения исполнительных звеньев за один импульс (за каждый
импульс) пришедший от УЧПУ на двигатели.
N – коэффециент умножения в УЧПУ для уменьшения дискретности (т.е. для
повышения точности).
Анализ кинематической схемы зубофрезерного станка с ЧПУ.
Особенность структуры станка – здесь нет гитары обката и гитары дифференциала, являющимися органами настройки на траекторию, т.е. цепи между взаимосвязанными движениями В1 и В2 и т.д. разомкнуты. Настройка станка будет безгитарной. Все двигатели регулируемые.
10. Кинематическая настройка станка (КНС).
1) Главный привод вращения фрезы по координате В.
УКБ: nмв*148/202*29/29*29/29*20/80=nфрезы(фр)
nфр=0,183nмв
nмв=fв(имп/с)*60(с/мин)/ (кв(имп/об)*N) [об/мин] имп – импульс.
Nфр(мин)/60(с/мин)*80/20*72/50*2500(имп/об)=fв
fв=240nфр [Гц] nфр =1000V/(πdфр )
2) Цепь радиальной подачи (координата X).
УКБ: nмx*3/30*10(мм/об)=Spx(мм/мин)
Spx=nмx (мм/мин)
nM x=fx*60/(250(имп)*N=4)*3/30*10=Spx
fx=50/3*Spx [Гц]
∆x=1имп/(250(имп/об)*4)*3/30*10(мм/об)=0,001(мм)
3) Цепь тангециального перемещения суппорта (координата Y).
УКБ: nмy*45/24*4/36*81/27*4/25*10(мм)=Sтy
Sтy=nмy (мм/мин) – минутная подача.
За 1 оборот заготовки для получения эвольвенты фреза совершает Z/k оборотов и за этоже время фреза перемещается вдоль своей оси на Sтy.
Найдём время 1 оборота заготовки (Т):
УКБ: Z/k(об.фрезы)*80/20*72/50*2500(имп/об)/fв(имп/с)=Т1об.заг.
Sтy(мм/об)*1/10*25/4*27/81*36/4*24/45*2500(имп/об)/fy(имп/с)=Т1об.заг.
Приравниваем левые части уравнений и находим fy:
fy=25/144*k/Z*Sтy*fв [Гц]
Sтy – оборотная подача.
∆y=1имп/(2500имп*4)*45/24*4/36*81/27*4/25*10=0.0001(мм)
4) Цепь продольного перемещения каретки (координат Z).
УКБ: nмz*3/30*10(мм/об)=Sпz(мм/мин)
Sпz=nмz(мм/мин)
За 1 оборот стола фреза совершает Z/k оборотов и за этоже время каретка перемещается на Sпz.
Z/k об.фрезы*80/20*72/50*2500/fB*3/30*10=SПZ
fZ=25/44*k/Z*SПZ*fB
∆z=1/(2500*4)*3/30*10=0.0001мм
5)Цепь обката.
nMC=30/40*35/35*1/96=nЗАГ(С); nC=nMC/128
Так как за один оборот фрезы заготовка совершает Z/k оборотов, то
УКБ: 1об.фрезы*80/20*72/50*2500/fB*fC/3600*30/40*35/35*1/96=Z/k
fCП=32*k/Z*fB при нарезании прямозубого колеса.
При нарезании косозубых колёс:
fC′ - частота, обеспечивающая дополнительный доворот заготовки для
получения винтовой линии.
УКБ для fCK:
1об.заготовки*96/1*35/35*40/40*3600/ fCK* fB*50/72*20/80=(πmz±Sпz+ѕіnβ)/πmκ
При нарезании червячных колёс радиальным врезанием частота управления приводом координаты С:
fCЧР= fCП=32*k/Z*fB (Гц)
При нарезании червячных колёс тангенциальным врезанием:
fCЧТ= fCП± fC′′, где fC′′ - частота управления, обеспечивающая
дополнительный доворот на 1 оборот за время
перемещения фрезы вдоль своей оси на величину
перемещения длины делительной окружности πmz
fCЧТ=(32* πmκ)/(πmz± Sтy)* fB, где Sтy(мм/об) – оборотная подача.
Особенности зубодолбёжных станков с ЧПУ.
Структурная схема зубодолбёжного станка с ЧПУ(рис. 79):
«С» - ведущая координата.
1). Цепь главного привода.
nMП*іП=nдв.ходов
(fП*60)/Kп*N*іП= nдв.ходов
nдв.ходов=1000*V/2*l
fП=CП*nдв.ходов
2). Цепь ведущей координаты С
nС=Sдолб.круг. (мм/дв.ход)/ πmzд (мм)* n(дв.ходов/мин)
(fС*60)/Kс*N*іС= nС
3). Цепь обката Фs(В2В3)
1/Zд→1/Zзаг оборотов заготовки
Найдём время поворота на 1 зуб долбяка и заготовки
1/Zд(об.долбяка)*1/іС* Kс(имп/об)*1/ fС(имп/с)=Тд (с)
1/Zзаг*іД*Kд*1/ fД=Тзаг (с)
Так как Тд= Тзаг, то:
fД= Kд/ Kс*іС/іД*Zд/ Zзаг* fС
4). Цепь радиального врезания X:
nMX*іX*Px=Sпх (мм/мин)
(fX*60)/Kx*N*іС* Px = Sпх
∆x =1/(Kx*N)*іX*Px
5). Цепь установочного движения Z:
Аналогично координате Х.
6). При нарезании косозубых колёс устанавливают сменные винтовые копиры
Ркоп=Рдолб=Рзаг=Zд/Zзаг Рзаг=πmz/ѕіnβ
Особенности станков с ЧПУ.
Кажое исполнительное звено имеет свой источник жвижения.
Внутренняя связь сложного движения становится комбинированной, то есть состоит из участков с механическими и немеханическими связями.
Внешняя связь простого исполнительного движения можент располагаться внутри внутренней связи сложного исполнительного движения.
Отсутствуют органы ручной настройки на соответствующие параметры. Вся настройка заложена в управляющей программе.
Зуборезные станки
Служат для нарезания конических колёс с прямым и дуговым (круговым, винтовым, криволинейным) зубом. Профиль зуба конического колеса характеризуется, а форма зуба по длине зависит от формы зуба по длине плоского производящего колеса (рис. 80).
φ – половина угла при вершине начального конуса.
γ – угол ножки зуба
zпл=, - числа зубьев сопряжённых конических колёс, находящихся в зацеплении.
Zпл=/sinφ1=/ sinφ2
Для каждой пары конических колёс существует своё плоское колесо. В процессе обработки конического колеса методом обката имитируется зацепление двух конических колёс, одним из которых является заготовка, а другое плоское (воображаемое) производящее колесо, роль которого на станке играет люлька. При этом на станке воспроизводится зацепление конического колеса с одним зубом плосковершинного при нарезании колёс с дуговым резцовой головкой или имитируется зацепление с одной впадиной, образованной двумя соседними половинками зубьев этого плоского колеса при нарезании прямозубых колёс зуборезными резцами.
Прямозубое колесо нарезается зуборезными резцами (рис. 81,82).
Эвольвента (НПЛ) – [обкат]=Фs(ВзагВл)
Прямая (ОПЛ) - [след]= Фv(П1)
Фs(В2В3) – согласованное вращение люльки и заготовки
Д(В4) – деление, поворот заготовки на 1 зуб
Всп(П5) – отвод/подвод заготовки
Всп(В6) – возврат люльки в исходное положение
Дуговой зуб (рис. 83).
Дуга (ОПЛ) - [след]= Фv(В1)
Эвольвента (НПЛ) – [обкат]=Фs(В2В3)
Так как шпиндель и заготовка участвуют в двух двух движениях В2 и В4, то кинематическая группа Фs и Д должны соединятся между собой по одному из трёх способов:
Параллельному
Последовательному
Смешанному
1). Параллельный (рис. 86):
При параллельном способе соединения КГ Фs и Д деление на шпинделе
заготовки осуществляется в процессе реверса движения обката Фs(В2В3) после завершения обработки очередного зуба. Реверс Р находится во внешней цепи Фs, управляется от барабана-автомата и меняет направление вращения и В2 и В3 одновременно. При этом от БА в работу включается цепь деления, которая даёт дополнительный доворот заготовки через суммирующий механизм. 3-я функция БА – отвод и подвод П5.
Все зуборезные станки работают в цикловом режиме. За время цикла понимается время обработки одного зуба (резцами) или впадины (резцовой головкой), поэтому подача на станке называется цикловой и измеряется в единцах времени (с).
tц=tр+tвсп(х.х)
tр – время рабочего хода (профилирования зуба)
tвсп(х.х) – вспомогательное время (возврата люльки в исходное полодение)
Всё управление цикла осуществляет распределительный вал БА (РВ БА). За 1 цикл РВ БА совершает 1 оборот. Настройка на скорость Фs(В2В3) осуществляется при помощи гитары подач is:
РП: 1 об. РВ БА→nм/60* tц об. э/дв.
Так как tвсп(х.х)≠ tр, то более правильно переписать РП для is:
δρ°/360 об. РВ→ nм/60* tр об. э/дв.
δρ° - угол профиля БА соответсвующий времени tр.
Настройка на путь Фs(В2В3) осуществляется при помощи гитары качания люльки для параллельного способа соединения Фs и Д. В этом случае Фs и Д происходят одновременно.
Фs(Всп) Д(В4)
При параллельном способе соединения деление Д(В4) осуществляется в процессе реверсирования обката (В2В3). При этом в процессе возврата люльки в исходное положение В6 заготовка осуществляет поворот В4 на один зуб, то есть поворачивается на 1/zзаг оборотов заготовки, поэтому РП для гитары деления iдел, осуществляющую настройку Д(В4) на путь, запишутся так:
n оборотов отсчётного звена (делительного диска)→ 1/zзаг оборотов заготовки
РП для iкл: δρ°/360 об. РВ→θр°/360 оборотов люльки
θр°- угол поворота люльки для формирования полного профиля зуба.
Анализ кинематической схемы зуборезного станка модели 5А27С4
Шпиндель резцовой головки В1 и шпиндель заготовки В2.
ИЗ: Шпиндель резцовой головки
ИД: Э/дв. Д1
Внутренняя связь: ВКП между шпинделем резцовой головки и корпусом
Внешняя связь: Э/дв.Д1→12/41→45/45→iv→27/27→23/30→23/30→55/43→
→24/24→17/17→17/91→шпиндель резцовой головки
ИЗ: Шпиндель заготовки В2 и люлька В3.
ИД: Э/дв. Д1
Внутренняя связь: В2→120/1→1/ iдел→20/40→25/25→26/26→26/26→1(Σ)→
→1/ iобк→32/16→1/300→В3
Внешняя связь: Д1→12/41→ is→14/37→30/30→20/40(Р1)→ iкл→42/42-
точка присоединения
ОН: Т – iобк
«О» - вручную через вращение ведущего вала iобк.
ИЗ: Шпиндель заготовки В4
ИД: э/дв. Д1
делительной бабки.
Внешняя связь: Д1→12/42→is→14/37→28/32→21/60→20/77→
мальтийский механизм (ведущий – поводковый диск – 4-х
пазовый мальтийский крест)→58/29→2(Σ)→26/26→26/26→
→25/25→40/20→ iдел→1/120→В4
ОН: С - нет
ИЗ: салзки делительной бабки
ИД: РВ БА→ ГЦ
Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины
Внешняя связь: РВ БА→ ролик→толкатель→ГЦ→поршень→шток
→рычаг→салазки
8.5 Всп(В6):
ИЗ: люлька
ИД: э/дв. Д1
Внешняя связь: Д1→68/28(М1 вкл.)→46/62→30/30→14/37→48/48→ iкл→
→42/42→32/16→1/300→В6
РП: n м (мин ) об.э/дв.→n р.г. (мин ) об. резцовой головки или
n м (мин ) об.э/дв.→n(дв.ходов/мин) дв.ходов суппортов с
резцами
РЦ: Д1→ шпиндель резцовой головки
УКБ: 1440*12/41*45/45*iv…= nр.г.
ФН: iv= nр.г./59
РП: 1/z пл об. люльки→1/z заг оборотов заготовки
РЦ: люлька→шпиндель заготовки
УКБ: 1/zпл*300/1*16/32*iобк*26/26*26/26*25/25*40/20*iдел*1/120=1/zзаг
ФН: iобк= zпл/75
РП: n об.отсчёчного звена→1/z заг оборотов заготовки
РЦ: отсчётное звено→ шпиндель заготовки
УКБ: 1 об.*2/4*58/29*2*26/26*26/26*25/25*40/40*iдел*1/120=1/zзаг
ФН: iдел=30/ zзаг
2). Смешанный способ (рис. 87).
Структура зуборезного станка, работающего по смешанному способу соединения (параллельно-последовательное) КГ Фs и Д.
При смешанном способе соединения КГ на базе более простого двмжения Д попеременно то возникает, то исчезает движение Фs. При смешанном способе соединения Фs и Д после обработки одного зуба (впадины) реверсирует только люлька В6, а заготовка продолжает вращаться в ту же сторону и за время цикла tц поворачивается на zi/zзаг оборотов заготовки, где
zi – число зубьев, пропускаемых на заготовке между двумя последними циклами обработки, zi – число целое, достаточно большое, чтобы успеть полностью спрофилировать зуб и не имеющее общих множителей с zзаг.
Для этого реверс должен располагаться не во внешней цепи Фs (как в параллельном способе), а во внутренней между точкой присоединения к внешней связи ко внутренней и люлькой. Обычно для этого используетя специальный реверс (в виде составного зубчатого колеса, имеющего внутри замкнутый вырезанный контур, составленный из зубчатых секторов наружного и внутреннего зацепления).
Ведущее колесо совершает непрерывное вращение в одном направлении, составное колесо вращается то в одну, то в другую сторону. Если zведущ зацепляется с сектором имеющим внутренние зубья, то составное колесо будет вращаться в ту же сторону и совершать рабочий ход, а переход внутреннего колеса на наружное зацепление обеспечит более быстрый вспомогательный ход. За tц колесо обойдёт полный фигурный контур составного колеса. Поскольку за tц заготовка поворачивается на zi , а БА совершает 1 оборот, то БА будет выполнять роль отсчётного звена в цепи деления и РП для iдел запишутся:
1 об. РВ БА→ zi/zзаг об. заготовки
РП для других органов настройки такие же как и для параллельного способа соединения.
Структура смешанного способа:
Д(В4) Всп(В6)
8. Анализ КГ.
ИЗ: ползуны с суппортами
ИД: э/дв. Д1
Внутренняя связь: ПКП между ползунами и направляющими люльки
Внешняя связь: Д1→15/48→31/30→iv→30/72→кривошипный механизм→
→шатун→система рычагов→рычаг→ползуны(П1)
± - реверс Р1 (чаще всего его нет)
L - изменением радиуса пальца кривошипа
«О» - вручную (смещением суппортов относительно ползунов)
8.2 Фs(В2В3):
ИЗ: люлька (В3) и шпиндель заготовки (В2)
ИД: э/дв. Д1
Внутренняя связь: В2→120/1→30/30→29/29→1/iдел→26/26→26/26→26/26→
→60/75→23/23→16/32→14/224→252/21→iобк→30/30→
Внешняя связь: Д1→15/48→is→34/68→42/56→44/96→96/64→64/60→
→60/44→23/23 – точка присоединения
ОН: Т – iобк
± - нет, обработка ведётся всегда в одну сторону
L – выбор zi (iобк и iдел)
«О» - вручную
ИЗ: шпиндель заготовки
ИД: э/дв. Д1
Внутренняя связь: ВКП между шпинделем заготовки и корпусом
делительной бабки
Внешняя связь: Д1→15/48→ is→34/68→42/56→44/44→23/23→75/60→
→26/26→26/26→26/26→ iдел→30/30→1/120→В4
ОН: С - нет (т.к. is уже задействован в Фs)
L - iдел (zi)
ИЗ: салазки делительной бабки
Внутренняя связь: ПКП между салазками и направляющими станины
Внешняя связь: ГЦ→поршень→шток→салазки
ИЗ: люлька
ИД: э/дв. Д1
Внутренняя связь: ВКП между люлькой и направляющими передней бабки
Внешняя связь: Д1→15/48→52/88→42/56→44/44→16/32→14/224→
→252/21→iобк→30/30→1/135→В6
РП: n об. э/дв. (мин )→n резцов (мин ) дв.ходов ползуна с резцами
РЦ: э/дв. Д1→ползуны
УКБ: 2900(мин)*15/48*31/30*iv*30/72=n дв.ходов ползуна (число об.
кривошипного диска)
ФН: iv= n дв.ходов/390=1000V/(2L*390)
РП: 1/z пл об. люльки→1/z заг об. заготовки
РЦ: люлька→шпиндель заготовки
УКБ: 1/zпл об. люльки*135/1*30/30*1/ iобк*21/252*224/14*32/16*23/23*
*75/60*26/26*26/26*26/26* iдел*1/120=1/zзаг
ФН: iобк=7.5* zi/zпл
РП: 1об. БА→ z i /z заг об. заготовки
РЦ: РВ БА→ шпиндель заготовки
УКБ: 1 об. РВ*66/2*64/44*23/23*75/60*26/26*26/26*26/26* iдел*1/120=
ФН: iдел=2* zi/zзаг
РП: δρ°/360 об. РВ БА→ n м /60* t р об. э/дв.
РЦ: БА→Д1
ФН: is=0.24*δρ°/ tр
Особенности обработки конических колёс.
Конические колёса с прямым зубом можно нарезать двумя дисковыми фрезами (резцовыми головками) большого диаметра: Дфр>>Дзаг (рис. 88)
Оси фрез не перемещаются вдоль зуба по длине.
При шлифовании конических колёс с прямым зубом используют дисковые шлифовальные круги, которые устанавливают на ползуны и перемещают в процессе обработки вдоль зуба по длине.
Фv(В1) – вращение круга
Фs(П2) – перемещение ползунов
При шлифовании конических колёс с дуговым зубом используют чашечный шлифовальный круг (рис. 89).
Затыловочные станки
Служат для затылования задних поверхностей дисковых, модульных и цилиндрических фрез с прямым и винтовым зубом, резьбовых гребёнок, цилиндрических и конических червячных фрез, метчиков и плашек.
Рассмотрим структуру станка для затылования цилиндрической червячной фрезы.
Zт, m,Dфр, τ,Τ (Т>> τ)
Для получения винтовой линии:
Архимедова спираль: Ф(В1П2П3)
Для получения сложной пространственной кривой необходимо сложное 3-х элементарное движение Ф(В1П2П3).
Архимедова спираль на винтовой линии (НПЛ)→[след]→Ф(В1П2П3)
Профиль зуба (ОПЛ)→[копирование]→Ф – нет
Структкра станка (рис. 92):
Кулачок (рис. 93): abc – рабочий профиль кулачка (П2) выполнен по
архимедовой спирали.
ca – нерабочий участок профиля для получения отскока (П4)
hк – высота профиля кулачка. Кулачки сменные.
Всп(П4) Д(В1П3)
abc – рабочий участок, выполняется по Архимедовой спирали (П2)
ca – нерабочий участок (для отскока – П4)
С помощью кулачка реализуется смешанный способ соединения кинематических групп Фv и Д. Кулачок служит специальным реверсом во внутренней связи Фv и одновременно служит отсчётным звеном во внешней связи движения деления, так как за один его оборот (если число рабочих участков к=1) происходит полный цикл обработки зуба. Кулачок – орган настройки на траекторию движения Фv, так как его рабочий участок выполнен по спирали Архимеда, которая должна быть получена на заготовке. Поэтому внешняя связь движения Д(В1П3) будет разветвлённой:
2→iдел→3→кулачок В2
Фv(В1П2П3)→ Фv(В1П2В3)
Z – число зубьев на торце (число стружечных канавок на фрезе)
Zв – число зубьев на 1 полном витке червячной нарезки фрезы
D – диаметр фрезы
τ – шаг червячно-винтовой нарезки
Τ – шаг стружечной канавки
β – угол наклона канавки
Zв > Z Zв = Z+Zд, Zд – добавочное число зубьев для затылования их на
полном витке (c, d)
1 зуб – дуга a1a2
Zд – дуга ed Zд=ed/a1a2
a1a2=τ*tanβ tanβ= πD/Τ
Zв= Z+Zд= Z+ Zτ/ Τ= Z(1+τ/ Τ)
РП для iдел:
1 об. заготовки→ Zв/к двойных ходов резца (затыловочного
суппорта)
к – число рабочих участков на кулачке
РП для iвинт:
1 об. заготовки→ τ (мм) продольного перемещения резца
n об. э/дв. (мин)→ n фрезы (мин) об. заготовки (фреза является
заготовкой)
iдел=f (Z,τ,Τ) => переделываем станок в станок с дифференциальной настройкой, вводим суммирующий механизм. Структура станка с дифференциальной настройкой (рис. 95):
Фv(В1П2П3)→ Фv(В1П2В3)→ Фv(В1В2’В2”В3)
РП для iдел:
1 об. заготовки→ Z/к оборотов кулачка iдел=f (Z)
РП для iдиф:
1 об. заготовки→ Z/к*τ/ Τ оборотов кулачка iдиф=f (Τ)
Получили структуру станка с дифференциальной настройкой, введя в неё iвинт.
iвинт=f (τ)
Анализ структуры станка
Фv(В1П2П3) → Фv(В1В2’В2”В3) В2=В2’+В2”
Всп(П5) – для возврата в исходное положение.
8.1 Фv(В1В2’В2”В3)
ИЗ: шпиндель заготовки (В1)
затыловочный суппорт (П2)
продольный суппорт (П3)
ИД: э/дв. Д1
Внутренняя связь: 1). В1→102/17→1/iп→56/46→46/56→45/45→45/45(Р1)→
→ iвинт→ходовой винт t=12мм→гайка→П3
2). В1→102/17→1/iп→50/40→48/48→48/36→Σ(i=1/2)→
→ iдел→26/26→к1(В2’)
3). В1→102/17→1/iп→56/46→46/56→45/45→45/45(Р1)→
→ iвинт→48/36→42/42→ iдиф→2/24→ Σ(i=1/2)→
→ iдел→26/26→к1(В2”)
Внешняя связь: Д1→28/42→iкс→46/56 – точка присоединения
ОН: Т - iдел, iдиф, iвинт, кулачок, Р1(для правой или левой нарезки на фрезе).
С - коробка скоростей
«О» - вручную
ИЗ: шпиндель фрезы и каретка.
ИД: э/дв. Д1.
Внутренняя связь: В1→(102/17→1/iп→56/46→46/56 или 56/56)→45/45→
→45/45(Р1)→iвинт→ходовой винт t=12мм→гайка→каретка(П3)
Внешняя связь: 1) Д1→28/42→iv→46/56.
2) Д1→28/42→…→iдиф→кулачок.
3) Д1→…→iдел→кулачок.
ИЗ: салазки затыловочного суппорта.
Внутренняя связь: ПКП между салазками суппорта и направляющими
Внешняя связь: ГЦ2→ролик→кулачок.
В станке есть звено увеличения шага (ЗУШ). Которое служит для увеличения шага нарезаемой, скорости продольной подачи, а также ипользования для затылования фрез с большим шагом червячной нарезки (τ >50мм).
ФН: iвинт=τ/72*iп
без ЗУШ: УКБ: 1*56/56*45/45*iвинт*12=τ (мм)
ФН: iвинт=τ/12
РП: 1об.заг → Z/k*τ/T об.кулачка
РЦ: шпиндель → кулачок
с ЗУШ: УКБ: 1*102/17*1/iп*56/46*46/56*45/45*iвинт*48/36*42/42*iдиф*2/24*
*1/2*iдел*26/26=Z/k*τ/T
ФН: iдиф=887.143/Т
без ЗУШ: УКБ: 1*56/56*45/45*iвинт*48/36*42/42*iдиф*2/24*1/2*iдел*26/26=
ФН: iдиф=1080*iп /Т
М8 – обгонная муфта отключает вращение кулачка при реверсе В1П3.
Если нет суммирующего механизма, то для iдел РП: 1 об.заг → Zв/k об.кулачка
Технико-экономические показатели качества (ТЭП) и критерии работоспособности (КР).
Точность.
Производитьность.
Надёжность.
Экономическая эффективность.
Соблюдение требований безопасности.
Уровень автоматизации станка.
Гибкость.
Соблюдение требований эргономики.
Соблюдение эстетики.
Патентоспособность.
Материалоёмкость.
Технологичность.
Точность и производительность являются самыми важными показателями. Чем выше точность, тем ниже производительность. Увеличение надёжности приводит к увеличению точности и производительности. Повышение уровня автоматизации понижает надёжность, но повышает точность и производительность.
Критерии работоспособности (КР):
Начальная точность.
Жёсткость.
Виброустойчивость.
Износостойкость.
Теплостойкость.
Прочность.
Все критерии влияют на точность. Прочность влияет ещё и на надёжность.
Отличие ТЭП от КР состоит в том, что ТЭП являются условиями, которые выдвигает потребитель, а КР обеспечивают выполнение этих условий.
Технико-экономические показатели качества (ТЭП):
1.Точность .
Точность характерезуется способностью станка обеспечить заданные размеры, форму, взаимные положения и шероховатость обработанных поверхностей. О точности станка судят по погрешности обработки.
Виды погрешностей:
Геометрические.
Погрешности формообразования.
Динамические.
Погрешности позиционирования.
Кинематические.
Технологические.
Геометрические погрешности – погрешности образованные неточным перемещением исполнительных звеньев (даже без обработки) и отклонениями формы и взаимного расположения поверхностей узлов и деталей станка. К геометрическим погрешностям относятся:
Погрешности изготовления и сборки (рис. 96):
lт – торцевое биение оправки.
lр – радиальное биение оправки.
lос – осевое биение оправки.
Температурные деформации (рис. 97):
δt – температурная погрешность.
Q – тепло.
δt ≤ (30…70)% от δΣ
Упругие деформации: (рис. 98):
Погрешности формообразования – погрешности, которые вызваны отклонениями, возникающими в настройке станка и в результате схемы обработки, реализуемой на этом станке. К погрешностям формообразования относятся:
Погрешности настройки (рис. 99):
Погрешности интерполяции:
Интерполятор – устройство в УЧПУ, которое рассчитывает и реализует перемещение исполнительного звена по произвольной траектории, заданной опорными точками. Интерполятор бывает линейный (рис. 100) и линейно-круговой (рис. 101) .
Погрешность схемы обработки (рис. 102):
δf – неснятый припуск (выступ).
Динамические погрешности бывают:
Параметрические (рис. 103,104): δ – деформация колец подшипника.
φ – угол поворота.
Когда шарик находится под нагрузкой непосредственно
(как показано на рисунке 103).
Вынужденные (рис. 105): Дисбаланс вращающейся детали, центр масс
которой не совпадает с осью вращения.
Автоколебания (рис. 106): А – амплитуда.
f – частота.
Кинематические погрешности – погрешности, которые связанны с отклонениями действительных передаточных отношений на станке от заданных в результате изготовления, особенно на зубо- и резьбообрабатывающих станках.
Погрешности позиционирования – погрешности, которые связанны с отклонением действительного положения исполнительного звена от заданного. Отклонение зависит от привода, измерительной системы, типа датчиков обратной связи по положению и места их установки. На погрешности позиционирования влияют зазоры в подвижных узлах и ошибки при измерении. Постоянные (на которые можно влиять, и они стабильно повторяются) и переменные (малопредсказуемые - трение, зазоры) составляющие.
Технологические погрешности – погрешности, которые связанны с закреплением и установкой на станке заготовки и инструмента.
Закрепление (рис. 107): α2 – разворот приспособления на станке.
Установка (рис. 108): α1 – разворот детали при её закреплении на
приспособлении.
1 – Заготовка.
2 – Приспособление.
3 – Штифты.
Существуют нормы точности для всех станков, в которых указанны допустимые погрешности, которые зависят от размера станка и от его класса точности.
2. Производительность .
Производительность – это способность станка выпускать изделия при условии выполнения заданной точности в течении определённого периода в единицу времени.
Разновидности производительности:
Штучная : Q=Τ0/Τц, Τ0 – годовой фонд времени
Τц – время цикла tр+tв
tр – время обработки резанием
tв – вспомогательное время на все действия, не
совмещённые с процессом обработки
Годовая программа выпуска:
ηтu=tр/(tр+Σtс)0.73 (ЧПУ)
ηu= tр/(tр+Σtп)0.06 – коэффициент использования станка
Σtп – суммарные потери времени
Σtп=Σtс+Σtоп
Σtс – время на ремонт, переналадку, установку и т.д.
Σtоп – время, обусловленное организационными причинами
Технологическая :
Если tв=0, то Qт=1/tр
Формообразования :
Шлифование
Пути повышения производительности:
Сокращение tр, увеличение скорости резания, увеличение суммарной длины режущих кромок, уменьшение tв за счёт автоматизации, повышение ηтu,ηu.
3.Надёжность.
Надёжность – это свойство станка обеспечивать производительность и точность в заданных пределах в течении определённого периода времени при условиях технического обслуживания, ремонта, правильном хранении и эксплуатации.
Проказатели надёжности:
Безотказность – способность станка выпускать годные изделия непрерывно до
первого отказа (нарушение работоспособности).
Если N0 – испытанные элементы, а N – исправные элементы, то отказавшие
Q(t)= Nот/ N0 – вероятность отказа
P(t)=1-Q(t)=N/N0 – вероятность безотказной работы
PΣст(t)=ПPi(t) – вероятность работы станка как сложившейся системы,
состоящей из i–тых элементов.
Долговечность – способность сохранять работоспособность в условиях
технического обслуживания и ремонта до наступления
предельного состояния (до капитального ремонта).
Ремонтопригодность – способность предупреждённого обнаружения и
устранения неисправностей.
4.Экономическая эффективность.
Обобщённый показатель, учитывающий производительность обработки на станках и одновременно суммарные затраты на обработку деталей.
Е=N/ΣЗ→max ΣЗ – суммарные произведённые затраты на годовую
программу выпуска N.
Если N=const, то ΣЗ→min.
Из двух станков при одинаковой программе выпуска эффективней тот, у которого ΣЗ→min.
∆З=ΣЗ1-ΣЗ2>0, ΣЗ2- лучше.
5.Соблюдение требований безопасности.
ГОСТ 12.2.009-80
Быстродвижущиеся механизмы должны иметь ограждение. Быстровращающиеся детали должны иметь защитный кожух или экран. Уровень шума до 85 дБ.
6.Уровень автоматизации.
Характеризуется коэффициентом автоматизации а=Тавт/Тц
Тавт – время автоматической работы.
При а→1 уровень автоматизации выше.
7.Гибкость.
Это способность станка к переналадке на выпуск новых изделий при минимальных затратах.
Показатели гибкости:
Универсальность – способность к переналадке без модернизации станка.
Характеризуется серийностью: S=N/U
U – номенклатура обрабатываемых на станке изделий.
Чем выше U и меньше N, тем более универсален станок.
Переналаживаемость – способность к переналадке на выпуск новой партии при
минимальных затратах.
nср=N/P Р – число партии
nср – средний размер партии
U≤P≤N nср2 – оптимальный размер партии, требующий минимальных затрат
на 2-ом станке.
nср1 – оптимальный размер партии на 1-ом станке
1 – затраты на переналадку
2 – затраты на хранение
3 – суммарные затраты
Соблюдение требований эргономики.
Заключается в требованиях по инженерной психологии и антропометрии.
Соблюдение эстетики.
Это современные нормы, художественное конструирование, дизайн.
Патентоспособность.
Это способность станка, отдельных его частей, механизмов представлять из себя изобретение (патент), т.е. иметь защиту.
Патентная чистота – показатель, который показывает, что этот станок не
попадает под действие другого патента.
Материалоёмкость.
G – масса станка
Р – мощность привода главного движения
Технологичность.
Это способность проектировать, изготавливать, собирать станок и отдельные его узлы с минимальными затратами.
Выполнение станком служебного назначения
Минимальная себестоимость
Критерии работоспособности.
1. Начальная точность – характеризуется назначением допусков на детали и
сборочные единицы, а также соблюдением выполнения
этих требований в процессе изготовления и сборки.
В процессе эксплуатации начальная точность уменьшается, зависит от
исходных геометрических и кинематических погрешностей.
2. Жёсткост ь – способность оказывать сопротивление возникающим деформациям (перемещениям под действием приложенной нагрузки).
Линейная жёсткость j=F/δ
F – сила действующая.
δ – перемещение.
Угловая жёсткость j=М/φ
М – крутящий момент.
φ – угол поворота.
Податливость – величина обратная жёсткости С=1/j ; См =1/jм ;
Податливость – перемещение под действием единичной силы.
Но наибольшее влияние на жёсткость станка как системы оказывают стыки между его частями. Стыки могут быть подвижными (направляющие) и неподвижными.
Жёсткость зависит от геометрии (формы и размеров), компановки, расположения узлов и деталей станка (рис. 110).
1 – шпиндельный узел (ШУ).
2 – шпиндельная бабка (ШБ).
3 – стойка.
4 – основание.
5 – салазки стола.
6 – поворотный стол.
7 – приспособление.
j1 - жёсткость ШУ.
j2 - жёсткость стыка между ШБ и направляющими стойки.
j3 - жёсткость стойки.
j4 - жёсткость стыка между стойкой и направляющими станины.
j5 и j6 - жёсткость стыка между салазками и направляющими сианины.
j7 - жёсткость стыка между поворотным столом и направляющими салазок.
j8 - жёсткость поворотного стола, приспособления и стыка между ними.
1/j∑ = при последнем соединении при последовательном соединении базовых деталей.
j∑ = - при параллельнои соединении.
С∑ = - при последовательном соединеии.
1/С∑ = - при параллельном соединении.
Для оценки суммарной жёсткости стаека нужно составить баланс податливостей, т.е. определить вклад каждого элемента в общую суммарную жёсткость.
j∑см imin и С∑см imin , то в балансе податливостей нужно найти «слабое» звено и повысить его жёсткость.
Пути повышения жёсткости:
1) Создание предварительного натяга в соединениях с качением (подшипниках, направляющих).
2) Уменьшение числа элементов и стыков и повышение качества изготовления стыков.
3) Рациональная форма деталей и их ориентация в пространстве.
Система координат в станках с ЧПУ.
(кроме зубообрабатывающих стнаков)
ИСО Р – 841 – стандарт.
Для инструмента:
Положительное направление – инструмент отходит от заготовки.
Z – ось главного движения.
X – всегда горизонтальна.
Используют правую систему координат:
X,Y,Z – главные оси (первичные).
U,V,W – оси параллельные осям X,Y,Z (вторичные).
P,Q,R – третичные оси.
A,B,C – повороты вокруг осей X,Y,Z, соответственно.
Положительное направление поворота – направление по часовой стрелки, если смотреть вдоль оси.
Заготовка перемещается и поворачивается вдоль тех же осей, но положительное направление противоположно инструменту, а оси имеют обозначение X’,Y’,Z’.
3. Виброустойчивость – способность системы противодействовать возникновению или усилению вибрации (колебания), а также сохранять работоспособность в заданных пределах, если вибрации находятся в заданных пределах.
Виды колебаний: вынужденные, параметрические, автоколебания.
Пути повышения виброустойчивости:
1) Повышение жёсткости.
2) Перераспределение и уменьшение массы узлов и деталей внутри станка.
3) Повышение демпфирования (гашение вибраций) за счёт:
Использования новых материалов;
Использования направляющих скольжения и гидростатических направляющих.
4. Износостойкость – способность системы противодействовать изнашиванию, т.е. разрушению в подвижных соединениях в следствии трения, которое приводит к снижению КПД, нагреву, снижению точности, увеличению шума.
Характеристика износостойкости – давление Р=F/S;
Пути повышения износостойкости:
1) Использование соединений с качением,
2) Использование соединений с жидкостной, полужидкостной и газовой (воздушной) смазками.
3) Использование антифрикционных материалов (текстолит).
5. Прочность – способность системы сопротивляться разрушению или поломкам.
Виды разрушений:
Хрупкие (в маловязких материалах при действии ударных нагрузок (цанговые зажимы)).
Усталостные (при действии циклических нагрузок (в подшипниках, зубчатых колёсах, валах)).
Пластические деформации (в деталях из вязких материалов (искривление валов, осадка пружин, обмятие шпонок)).
Характеристика прочности – напряжение σ.
F → δ(упругая деформация) => жёсткость.
F → Р(давление) => износостойкость.
F → σ(напряжение) => прочность.
6. Теплостойкость – способность системы противодействовать температурным воздействиям.
Источники тепловых воздействий:
Внутренние (э/д, обмотки, трение,гидравлика).
Внешние (солнце, отопление).
Потери точности под действием тепла бывают:
1) Равномерный нагрев (рис. 111):
∆t = t2°-t1° ∆L – линейное расширение.
∆L=L*ε*∆t ε – коэффициент линейного расширения.
2) Неравномерный нагрев: (рис. 112)
3) Инерционный нагрев (рис. 113):
δt °=δ0(1-e) – закон температурных изменений станка при его равномерной
τ→ ∞ => δt °→ δ0
α – коэффициент, зависящий от теплопроводности, теплоёмкости, формы и размеров деталей.
1 – равномерная работа станка.
2 - неравномерная работа станка.
Пути повышения теплостойкости:
1) Использование новых материалов (полимербетонов).
2) Создание осесимметричных узлов.
3) Использование смазки и охлаждения.
4) Применение материалов с низким α.
машиностроительного завода подразделяется на ряд...Проектирование машиностроительного производства (4)
Реферат >>ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ по дисциплине "Проектирование машиностроительного производства" . Пояснительная записка Введение. Машиностроение... и агрегатных станков, прогрессивного кузнечнопрессового оборудования , автоматических линий. Снижается удельная металлоемкость...
План машиностроительного производства
Курсовая работа >> Промышленность, производствоФункционирования цеха 12. Общая характеристика машиностроительного производства Список использованной литературы Введение Курсовая... одного оборудования к другому; То – основное (машинное) время; 12. Общая характеристика машиностроительного производства Для...
Проектирование машиностроительного производства (5)
Реферат >> Промышленность, производствоА. Г. Схиртладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА А. Г. Схиртладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по на- правлению подготовки дипломированных специалистов «Конструкторско- технологическое обеспечение машиностроительных производств». РПК «Политехник» Волгоград 2005 УДК 621. 7/9 (075) О 22 Авторы: А. Г. Схиртладзе (гл. 1–3); В. И. Выходец (гл. 1–3); Н. И. Никифоров (гл. 1); Я. Н. Отений (гл. 2,3). Рецензенты: заведующий кафедрой «Технология машиностроения» д. т. н., профессор А. В. Королев, начальник Технического отдела ОАО «ГАЗПРОМКРАН» С. Ю. Упрямов. Оборудование машиностроительных предприятий: Учебник / А. Г. Схир- тладзе, В. И. Выходец, Н. И. Никифоров, Я. Н. Отений / ВолгГТУ, Волгоград, 2005. – 128 с. ISBN 5-230-04558-2 Рассматриваются назначение, конструкция и принцип действия обо- рудования, используемого при производстве машиностроительных изде- лий, в том числе оборудования для сварки и обработки металлов давле- нием, литейного оборудования, транспортных машин и механизмов. Из- ложены основы проектирования и способы выбора оборудования, приве- дены примеры и задания для самостоятельной работы. Предназначен для студентов, обучающихся в высших и среднетех- нических учебных заведениях по специальности «Технология машино- строения», а также может использоваться инженерно-техническими ра- ботниками машиностроительных предприятий. Ил. 66. Табл. 8. Библиогр.: 12 назв. Печатается по решению редакционного издательского совета Волгоградского государственного технического университета ISBN 5-230-04558-2 © Волгоградский государственный технический университет, 2005 Учебное издание Александр Георгиевич Схиртладзе Валерий Иванович Выходец Николай Иванович Никифоров Ярослав Николаевич Отений ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Учебник Редакторы: Попова Л. В., Пчелинцева М. А. Компьютерная верстка Сарафанова Н. М. Темплан 2005 г., поз. №. 21. Подписано в печать 23. 12. 2005 г. Формат 60Ч84, 1/16. Бумага потребительская. Гарнитура ”Times“. Усл. печ. л. 8. Усл. авт. л. 7, 75. Тираж 500 экз. Заказ 1. Волгоградский государственный технический университет 400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28. РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета 400131 Волгоград, ул. Советская, 35 ИП Выдолоб Ю. М. Типография «Новый ветер», Волгоградская обл., г. Камышин, ул. Ленина, 8/1. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………….…………………………………..............3 ГЛАВА 1. ОБОРУДОВАНИЕ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ……………………..4 1.1. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ…………………………………………….4 Дуговая сварка…………………………………………………………...4 Особые виды сварки…………………………………………………….6 Источники питания сварочной дуги…………………………………...7 Электроды для ручной дуговой сварки………………………………16 Оборудование и аппаратура для газовой сварки…………………….19 Контактная сварка……………………………………………………...23 1.2. ЛИТЕЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ…………………………………………….30 Оборудование для подготовки формовочных материалов………….30 Оборудование для приготовления формовочных и стержневых смесей…………………………………………………..33 Оборудование для изготовления литейных форм…………………...34 Плавильное оборудование…………………………………………….36 Оборудование для выбивки литейных форм и стержней…………...38 Оборудование для обрубки и очистки литья………………………...39 1.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ДАВЛЕНИЕМ……………...41 Прокатка………………………………………………………………..41 Инструмент и машины для волочения……………………………….42 Прессование……………………………………………………………43 Устройство гидравлических прессовых установок………………….44 Оборудование для машинной ковки.....................................................50 Выбор молотов и прессов……………………………………………...52 Оборудование для объемной штамповки…………………………….53 Оборудование для листовой штамповки……………………………..56 Оборудование для резки заготовок …………………………………..57 ГЛАВА 2. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ УСТРОЙСТВА…………...61 2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ УСТРОЙСТВ………………………………………………................................61 2.2. О ПРАВИЛАХ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ УСТРОЙСТВ……………….................63 2.3. ГИБКИЕ ТЯГОВЫЕ ОРГАНЫ………………………………………...……64 2.4. ОСНОВНЫЕ ГРУЗОПОДЪЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА…………………………..69 Домкраты ………………………………………………………………69 Лебёдки………………………………………………………………....70 Тали……………………………………………………………………..71 Краны.…………………………………………………………………..72 Подъёмники…………………………………………………………….74 2.5. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ С ТЯГОВЫМ ОРГАНОМ………………………..……………………….……....75 Ленточные конвейеры ………………………………………………...75 Определение приближенной мощности привода конвейера………..78 Цепные конвейеры……………………………………………………..79 2.6. ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ БЕЗ ГИБКОГО ТЯГОВОГО ОРГАНА..............................................................................................................82 Роликовые конвейеры………………………………………………..82 Шагающие конвейеры………………………………………………..84 2.7. УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СТРУЖКИ……………………….............86 2.8. ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН В МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ……………………………………………………………91 ГЛАВА 3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ……………………………………...102 3.1. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ…….…………………......102 3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ………………………107 3.3. СТРУКТУРА ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ……………………………..108 3.4. НОМЕНКЛАТУРА ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ............................................................................112 3.5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫМИ РОБОТАМИ……………………….115 Цикловое программное управление…………………………........117 Позиционное и контурное программное управление…………...120 ЛИТЕРАТУРА…………………………………...…………………………...124 ДЛЯ ЗАМЕТОК ВВЕДЕНИЕ Современное машиностроительное предприятие располагает самым разнообразным оборудованием, служащим для разных целей и функцио- нирующим с использованием разных физических законов. Всё оборудо- вание можно разделить на две группы – основное и вспомогательное. К основному относится технологическое оборудование, непосредственно создающее продукцию, например, в металлообрабатывающей отрасли – металлорежущие станки, инструмент, приспособления. К вспомогатель- ному – всё остальное, это оборудование заготовительных цехов, транс- порт, энергопитание, испытательные стенды, установки, обеспечиваю- щие безопасные и комфортные условия труда, и т. д. В данном учебнике рассматривается только вспомогательное обору- дование. Даже приведённый краткий перечень говорит о том значительном объёме знаний, который необходим руководящему персоналу машино- строительных предприятий. Традиционно каждый вид вспомогательного оборудования в литературных источниках описывается отдельно, что представляет некоторые трудности при его изучении. В более простом из- ложении можно найти учебники, объединяющие всё оборудование в одной книге, предназначенные для студентов немашиностроительных специаль- ностей, но косвенным образом связанных с машиностроением, например, экономистов. Конечно, ими можно пользоваться, но для специалиста, ра- бота которого связана с эксплуатацией оборудования, материала, приве- дённого в таких учебниках, явно недостаточно. В то же время объединить весь необходимый для инженера-механика материал в одной книге прак- тически невозможно. Выход можно найти, расставив приоритеты. Эксплуатация машиностроительного оборудования предполагает зна- ние не только его предназначения, но также его возможностей, умения обслуживать, ремонтировать и делать правильный выбор при замене его на новое или при изначальном проектировании. Таким образом, цель данного учебника – дать будущим инженерам-механикам основные све- дения по принципу действия, устройству и методам выбора вспомога- тельного машиностроительного оборудования. ГЛАВА 1 ОБОРУДОВАНИЕ ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ 1.1. СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформи- ровании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много видов сварки (их число приближается к 100). Все известные виды сварки принято классифициро- вать по основным физическим, техническим и технологическим призна- кам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три класса сварки: термический, термо- механический, механический. Термический класс включает все виды сварки с использованием теп- ловой энергии (дуговая, газовая, плазменная и т. д.). Термомеханический класс объединяет все виды сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная, диффузионная). Механический класс включает виды сварки, осуществляемые меха- нической энергией (холодная, трением, ультразвуковая, взрывом). Виды сварки классифицируются по следующим техническим при- знакам: по способу защиты металла в зоне сварки (в воздухе, в вакууме, под флюсом, в пене, в защитном газе, с комбинированной защитой); по непрерывности процесса (непрерывная, прерывистая); по степени механизации (ручная, механизированная, автомати- зированная, автоматическая); по типу защитного газа (в активных газах, в инертных газах); по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защи- той, в контролируемой атмосфере). Технологические признаки установлены для каждого вида сварки отдельно. Познакомимся с наиболее применяемыми видами сварки и со- ответствующим оборудованием. Дуговая сварка Дуговой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев свариваемых кромок осуществляется теплотой электрической дуги. Наибольшее применение получили четыре вида дуговой сварки. Ручная дуговая сварка. Может производиться двумя способами: неплавящимся и плавящимся электродами. Первый способ предусматри- вает следующее (рис. 1.1): свариваемые кромки изделия 5 приводят в со- прикосновение. Между неплавящимся (угольным, графитовым) электро- дом 3 и изделием возбуждают дугу 4. Кромки изделия и вводимый в зону дуги присадочный материал 2 нагреваются до плавления, образуется ван- ночка расплавленного металла 1. После затвердевания металл в ванночке образует сварной шов. Этот способ используется при сварке цветных ме- таллов и их сплавов, а также при наплавке твердых сплавов. Во втором случае используется электрод, этот способ является основным при руч- ной сварке. Электрическая дуга возбуждается аналогично первому спо- собу, расплавляет электрод и кромки изделия. Получается общая ванна расплавленного металла, которая, охлаждаясь, образует шов. 2 3 1 4 5 Рис 1.1. Схема ручной дуговой сварки Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Вы- полняется путем механизации основных движений, выполняемых свар- щиком при ручной сварке – подачи электрода в зону дуги и перемещения его вдоль свариваемых кромок изделия. При полуавтоматической сварке механизирована подача электрода в зону дуги, а перемещение электрода вдоль свариваемых кромок производит сварщик вручную. При автоматической сварке механизированы все операции, необхо- димые для этого процесса. Жидкий металл в ванночке защищают от воз- действия кислорода и азота воздуха расплавленным шлаком, образо- ванным от плавления флюса, подаваемого в зону дуги. Такая сварка обеспечивает высокую производительность и хорошее качество швов. Дуговая сварка в защитном газе. Выполняется неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся электродом. В первом случае сварной шов формируется за счет металла расплавленных кромок изделия. При необходимости в зону дуги подается присадочный материал. Во втором случае подаваемая в зону дуги электродная проволока расплавляется и участвует в образовании шва. Защиту расплавленного шва от окисления и азотирования осуществляют струей защитного газа, оттесняющего ат- мосферный воздух из зоны дуги. Электрошлаковая сварка. Осуществляется путем плавления ме-
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
«ГЛАЗОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Заочное отделение СПО
специальность 151001
ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Оборудование машиностроительного производства
Выполнил
Третьякова Л.С.
Глазов 2012
Введение
Назначение и область применения РТК. РТК в кузнечно-прессовом производстве
Способы крепления оборудования на фундаменте
Литература
Введение
Роботы как универсальные автоматы, ведущие себя подобно человеку и выполняющие часть его функций - яркий пример применения идей писателей-фантастов в обычной жизни. Может именно поэтому общепризнанного определения, что такое робот, до сих пор нет. Что касается промышленных роботов, освобождающих рабочих от тяжелого, вредного, монотонного труда, то в нашей стране это понятие стандартизировано. В ГОСТ 25686-85 «Манипуляторы, автооператоры и промышленные роботы» записано следующее определение: промышленный робот - это автоматическая машина, стационарная или передвижная, состоящая из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Одно из основных преимуществ промышленного робота (ПР) - возможность быстрой переналадки для выполнения задач, отличающихся последовательностью и характером действий манипулятора. Поэтому ПР органично вписываются в современное автоматизированное машиностроительное производство.
Машиностроительные заводы ежегодно выпускают сотни тысяч различных станков, машин и технологического оборудования, большинство из которых крепится к фундаментам анкерными болтами различных конструкций, заглубленными в бетон на 30 диаметров болта и более. Для этих целей применяются миллионы анкеров, поэтому рациональный способ крепления ими оборудования имеет весьма важное значение.
1. Назначение и область применения РТК. РТК в кузнечно-прессовом производстве
РТК (роботизированный технологический комплекс) - это автономно действующая автоматическая станочная система, включающая одну и более единиц технологического оборудования и в состав которой входят промышленные роботы. На базе одних и тех же моделей станков могут создаваться РТК различных компоновок, комплектуемые промышленными роботами, обладающие различными технологическими и техническими возможностями.
Главная идея роботизированного технологического комплекса заключается в том, что промышленный робот должен использоваться в сочетании с определенным технологическим оборудованием, как, например, пресс, металлорежущий станок, сварочная установка, установка для нанесения покрытий и т.д., и предназначен для выполнения одной или нескольких конкретных технологических операций.
Применение промышленных роботов можно подразделить на выполнение роботами непосредственно основных технологических операций, и выполнение вспомогательных операций по обслуживанию основного технологического оборудования. К первым относится автоматическое выполнение роботами процессов сварки, сборки, окраски, нанесения покрытий, пайки, проведение контрольных операций, упаковки, транспортирования и складирования. Ко второй категории относится автоматизация с помощью роботов процессов механической обработки (обслуживания различных металлорежущих станков, шлифовальных и протяжных станков), прессов холодной и горячей штамповки, кузнечного и литейного оборудования, установок для термообработки, а также загрузки-разгрузки полуавтоматов дуговой сварки и контактных сварочных машин, при автоматизации операций сборки.
РТК, предназначенные для работы в ГПС (гибкие производственные системы), должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраиваться в систему.
В качестве технологического оборудования может быть использован промышленный робот.
Средствами оснащения РТК могут быть: устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другие устройства, обеспечивающие функционирование РТК.
При этом подразумевается одна единица технологического оборудования и один промышленный робот.
Если количество промышленных роботов и единиц технологического оборудования больше, то тогда это будет роботизированный технологический участок (РТУ). ГОСТ 26228-85 - совокупность роботизированных технологических комплексов, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или несколько единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами, в которой предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.
Роботизированная технологическая линия представляет собой совокупность РТК, связанных между собой транспортными средствами и системой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими ПР (промышленный робот) для выполнения операций в принятой технологической последовательности.
В книге «Роботизированные производственные комплексы» Ю.Г. Козырева приводятся следующие пять уровней автоматизации:- первый уровень - автоматизация цикла обработки, заключающаяся в управлении последовательностью и характером движений рабочего инструмента с целью получения заданной формы обрабатываемой детали. Наиболее полное воплощение автоматизация этого уровня получила в станках с ЧПУ;- второй уровень - автоматизация загрузочно-разгрузочных операций (установки и снятия детали со станка), позволяющая рабочему обслуживать несколько единиц технологического оборудования, т. е. перейти к многостаночному обслуживанию. Наибольшей универсальностью и быстротой переналадки характеризуются промышленные роботы, используемые для автоматизации вспомогательных и транспортных операций. Второй уровень автоматизации все чаще обеспечивается созданием роботизированных технологических комплексов; - третий уровень - автоматизация контроля, ранее выполняемого человеком: состояния инструмента и своевременной его замены; качества обрабатываемых изделий; состояния станка и удаления стружки, а также подналадки технологического процесса (адаптивное управление). Такая автоматизация освобождает человека от постоянной связи с машиной и обеспечивает длительную работу оборудования по обработке деталей одного типоразмера при минимальном участии или далее без участия человека в течение одной-двух смен.
Третий уровень автоматизации обеспечивается созданием адаптивных РТК., а также гибких производственных модулей. Согласно ГОСТ 26228-85, гибкий производственный модуль (ГПМ) - единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему;
четвертый уровень - автоматизация переналадки оборудования. На существующем оборудовании переналадка осуществляется вручную, что требует значительного времени. Поэтому важной задачей является совершенствование систем переналадки оборудования - применяемых приспособлений, инструмента и оснастки, а также методов задания циклов и режимов обработки. В идеале следует стремиться к созданию автоматических систем переналадки оборудования для выпуска новых изделий;- пятый уровень - гибкие производственные системы (ГПС), такая форма организации производственного процесса является высшей.
Рис. 1. Роботизированные технологические комплексы: а - однопозицнонный; б - групповой: в - многопознционный
В состав роботизированного технологического комплекса входят:1) технологическое оборудование (пресс, металлорежущий станок, установка для термообработки и т. д.);2) промышленный робот;3) вспомогательное, транспортное оборудование. Роботизированные технологические комплексы бывают: однопозиционные (рис. 1, а), имеющие наиболее простую структуру (ТО - технологическое оборудование, ПР - промышленный робот, ВО - вспомогательное оборудование); групповые (рис.1, б) и многопозиционные (рис.1, в).
РТК работает следующим образом. Заготовка, предварительно ориентированная во вспомогательном оборудовании (ВО), захватывается рабочим органом промышленного робота, переносится в рабочую зону технологического оборудования и устанавливается в нужном положении. Иногда этот процесс достаточно активный, как, например, при обработке заготовки на токарном станке. Нужно остановить шпиндель станка, дать команду на открытие зажимного приспособления (патрона, цанги и т. д.), точно установить заготовку в зажимное приспособление, зажать его, отвести рабочий орган робота и включить станок на обработку детали. По окончании цикла обработки необходимо остановить станок, взять обработанную деталь и перенести во вспомогательное оборудование В02. Обработанные детали либо устанавливаются ориентированными в пространстве, либо помещаются в тару навалом. Технологическое оборудование, рекомендованное для применения в составе РТК, должно быть достаточно распространенным и перспективным с точки зрения конструкции, технологичности, эксплуатационных параметров и степени автоматизации. Технологическое оборудование должно иметь устройство числового программного или хотя бы циклового управления. Если это условие не соблюдено, то могут возникнуть непредвиденные трудности при стыковке ТО с промышленным роботом, которые приведут к неоправданным затратам времени и средств.
Вспомогательные устройства РТК можно разделить на несколько типов.
Рис. 2. Стационарные бункерные вспомогательные устройства РТК
Стационарные вспомогательные устройства, жестко устанавливаемые в определенном положении, предназначены для подачи ориентированных заготовок в зону обслуживания промышленного робота.Во вспомогательных устройствах лоткового или бункерного типа (рис.2) изделия могут предварительно загружаться оператором, подаваться в рабочую позицию под собственным весом или с помощью специальных устройств.Подвижные (сменные) технологические приспособления, как правило, имеют прямоугольную, плоскую форму, на их верхней поверхности располагаются изделия в специальных гнездах (рис.3).
Рис.3. Подвижные (сменные) технологические приспособления - паллеты.
Такие устройства позволяют производить загрузку вне PTK, например, на складе, и могут быть поданы в рабочую зону автоматически, скажем с помощью робокара.Вращающиеся вспомогательные устройства представляют собой вращающийся круглый стол с шаговым приводом. Заготовки располагаются по периферии стола в специальных гнездах или на штырях в зависимости от ее конфигурации. На (рис.4) показаны различные варианты компоновки таких накопителей. Недостаток накопителей такого типа - их ограниченная емкость.
Рис.4. Вращающиеся накопители Транспортные вспомогательные устройства представляют собой цепной, многозвенный конвейер, перемещающийся в горизонтальной плоскости на двух звездочках, одна из которых - ведущая - с шаговым приводом (рис.5). Преимущество таких накопителей - относительно большая емкость и возможность соединения с другим РТК или иным оборудованием.
Рис.5.Транспортные накопители (конвейеры) РТК
Несмотря на то, что такие бункерные загрузочно-ориентирующие устройства (в этом случае термин соответствует их функциональному назначению) характеризуются высокой степенью автоматизации и освобождают рабочего от процедуры установки изделий. Они не могут применяться во всех случаях из-за хрупкости и повышенной сцепляемости заготовок, требований к качеству поверхности и т. д. Как правило, эти устройства осуществляют первичное ориентирование и поштучное отделение заготовок. Существует несколько способов выноса деталей из навала, в том числе карманчиковый, крючковой (штыревой), секторные лопастной, щелевой, отбор под действием собственного веса и т. д. Достаточно широко применяются вибрационные бункерные устройства, которые наряду с рядом преимуществ имеют и некоторые недостатки (вибрации, повышенный шум, сложность настройки и т. д.).Вспомогательное оборудование предназначено для:1) накопления определенного количества ориентированных заготовок на начальной позиции комплекса;2) поштучной выдачи заготовки в определенную точку пространства для взятия ее схватом робота (при необходимости);3) транспортирования заготовок и изделий между последовательно расположенным оборудованием внутри комплекса с сохранением ориентации;4) переориентации заготовок и изделий, если это нужно;5) хранения межоперационного задела и задела между комплексами.Вспомогательное оборудование, входящее в состав транспортно-накопительной системы, как правило, не имеет между собой ни конструктивных, ни информационных связей и все команды получает от технологического оборудования и промышленных роботов. В качестве накопительных устройств в комплексе могут применяться лотки (скаты, склизы), шаговые конвейеры различного типа, цепные конвейеры, круговые накопительные устройства, тупиковые накопители, роликовые конвейеры и многоместная тара. Соответствующий тип транспортно-накопительного устройства выбирают, тщательно анализируя заготовку и изделия, особенности технологического оборудования и промышленных роботов. Единичное обслуживание оборудования обеспечивается автономным или встроенным в оборудование ПР. Минимальные задачи, решаемые таким РТК, состоят в автоматизации операций обработки детали, ее установки-снятия, базировании и фиксации в рабочей зоне, а также в обеспечении связи с транспортными и информационными потоками основного производства. Разновидностью этой схемы является обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых меньше числа ПР, имеющее место в РТК с машинами литья под давлением, при обслуживании листоштамповочных прессов и оборудования других типов (например, в станочных центрах, где один ПР осуществляет установку - снятие детали, а другой - смену инструмента и снаряжение инструментального магазина станка). При этом в состав РТК помимо ПР могут входить автооператоры различного назначения (например, в РТК с машинами литья под давлением). А б
а - встраивание робота в оборудование; б - расположение робота у основного технологического оборудования; в - Обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых меньше числа ПР.
Групповое обслуживание оборудования при его линейном, линейно-параллельном или круговом расположении может осуществляться одним ПР, обеспечивающим помимо операций, названных ваше, еще и межстаночное транспортирование деталей. При этом с помощью ПР решаются также задачи диспетчирования работы оборудования, входящего в состав РТК, элементов транспортных систем и дополнительных механизмов. Разновидностью указанной схемы является обслуживание несколькими ПР. группы станков, число которых превышает число роботов. При этом можно не только обеспечить обработку деталей с различной последовательностью операций, но и сократить простои основного технологического оборудования, связанные с многостаночным обслуживанием, выполняемым ПР. А б
В г
а - Обслуживание несколькими роботами группы машин, число которых превышает число ПР. Обработка деталей с постоянной последовательностью операций б - Возможность изменения последовательности обработки и пропуска операций в - Обслуживание одним ПР группы машин. Круговое расположение оборудования (до пяти единиц, не более) г - Линейное расположение оборудования (количество регламентируется коэффициентом использования оборудования в робота)
В зависимости от серийности производства, в котором используется РТК с групповым обслуживанием оборудования, для такого комплекса могут быть применены различные организационные формы загрузки основного технологического оборудования от независимой работы каждого станка, до превращения РТК в поточную линию. Однако для обеспечения необходимой гибкости производства в РТК с групповым обслуживанием ПР необходимо предусматривать создание межоперационных заделов, обеспечение возможности пропуска отдельных операций на некоторых типах деталей, изменения порядка обработки и т.п. С помощью ПР должна решаться и задача независимой доставки деталей к станкам и их межстаночного транспортирования. Индивидуальное выполнение основных технологических операций, таких как сварка, окраска, сборка и т.п., осуществляется технологическим или универсальным ПР, на базе которого организуется РТК, включающий различного рода вспомогательные, транспортные, ориентирующие устройства и механизмы, работа которых контролируется системами программного управления робота. Промышленные роботы нашли применение в различных сферах машиностроительного производства. Например, при механической обработке деталей с помощью промышленные роботы автоматизируют: ·установку заготовок в рабочую зону станка и (при необходимости) контроль правильности их базирования;
·снятие готовых деталей со станка и размещение их в тару (накопитель);
·передачу деталей от станка к станку; кантование деталей (заготовок) в процессе обработки;
·смену инструментов.
РТК в кузнечно-прессовом производстве Промышленные роботы давно и успешно применяются в кузнечно-прессовом производстве. Это объясняется тем, что процессы кузнечно-прессового производства весьма кратковременны и промышленный робот достаточно полно загружен. Кроме того, в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве очень велик удельный объем вспомогательных и транспортных операций, особенно когда изделие обрабатывается последовательно на нескольких прессах. Наконец, одной из важных причин широкого применения промышленных роботов в этом производстве является желание понизить опасность и травматизм, связанные с особенностями производства. Нельзя не отметить и тот факт, что заготовки часто имеют высокую температуру и острые края, повышающие трудность и опасность их транспортирования. Гуманное желание освободить человека от однообразной, монотонной и трудной работы требует от разработчиков особого внимания к этому типу производства.Роботизированные технологические комплексы в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве создают для автоматизации следующих операций: холодной листовой штамповки; горячей и холодной объемной штамповки; ковки; штамповки изделий из пластмасс и порошков.Методом холодной листовой штамповки выполняются некоторые разделительные и формообразующие операции. Поскольку для разделительных операций исходной заготовкой, как правило, служит непрерывный материал (ленты, рулоны, полосы, прутки и т. д.), с которым использование современных конструкций промышленных роботов пока нецелесообразно, создание роботизированных технологических комплексов предусматривается только для формообразующих штамповочных операций, выполняемых на штучных заготовках.При создании РТК в листоштамповочном производстве промышленные роботы должны выполнять вспомогательные и транспортные операции по переносу заготовки из подающего устройства в рабочее пространство штампа пресса и удалению изделия после штамповки в приемное устройство или в последующий пресс. Исходными заготовками для листоштамповочных РТК могут быть плоские и объемные штучные заготовки, имеющие правильную геометрическую форму и позволяющие использовать подающее устройство с поштучной выдачей заготовок в соответствующий хват робота. Процесс объемной штамповки включает в себя следующие операции: получение исходной заготовки; нагрев ее до температуры ковки; штамповку; отделение отходов от поковки, термообработку поковки; очистку ее поверхности, а иногда и калибровку. Автоматизация технологического процесса горячей штамповки предусматривает организацию ориентированной передачи заготовки и полуфабриката по всем позициям, установку заготовки в штампы, включение пресса, а также нанесение технологической смазки на рабочую поверхность штампа. Весь перечисленный объем вспомогательных операций может выполняться современными промышленными роботами при условии обеспечения ориентированной подачи заготовки на исходную позицию пресса в положении, удобном для захвата роботом и выталкивания изделия после выполнения каждого перехода с соблюдением тех же условий.В качестве исходного материала при объемной штамповке используются штучные заготовки, отрезанные из проката круглого, квадратного или прямоугольного сечения, которые могут захватываться и удерживаться универсальными устройствами, используемыми промышленными роботами.Захват и перенос деталей промышленным роботом после штамповки возможен при наличии у детали соответствующего расположения базовых поверхностей. Это накладывает ограничения на номенклатуру деталей, штамповка которых может быть автоматизирована с использованием промышленных роботов. Применение промышленных роботов может вызвать и некоторые изменения формы детали- введение технологических прибылей, платиков и т. д. В свою очередь, к промышленным роботам, применяемым на операциях объемной штамповки, предъявляются специальные требования по тепло-, пыле- и виброзащищенности, которые должны обеспечивать надежность работы комплекса. Планировка робототехнического комплекса в кузнечно-прессовом и штамповочном производстве должна осуществляться с учетом типа пресса, модели промышленного робота, конкретных конструкций вспомогательных механизмов и формы изделия. Для этих целей часто используются двурукие роботы.Составные части РТК должны иметь:1)возможность управления работой прессов, роботов и вспомогательного оборудования с помощью системы программного управления;2)возможность переналадки на штамповку различных изделий; продолжительность переналадки желательно иметь не более 60... 90 мин, что позволит использовать комплексы в серийном и даже мелкосерийном производстве;3)обезжиривание перед загрузкой на исходную позицию листовых заготовок из немагнитного материала во избежание их слипания; 4)минимальные заусенцы во избежание сцепления заготовок;5)искривление заготовок из плоскости, не превышающее 2 % длины и ширины заготовки.Промышленные роботы должны иметь: возможность быстрой смены ЗУ при переходе на штамповку нового изделия; регулировку, обеспечивающую быструю перестройку на работу с новыми изделиями, а также разъемы и места подключения энергоносителя и линий связи с технологическим оборудованием и вспомогательными устройствами. Типичная компоновка роботизированного технологического комплекса в кузнечно-прессовом производстве приведена на рис.6. В состав такого РТК входят: магазинное устройство 7, выдающее плоские заготовки на исходную (загрузочную) позицию промышленного робота; двурукий промышленный робот 5 с цикловым программным управлением, загружающий заготовки в штамп и снимающий с него отштампованные полуфабрикаты; пресс 1, выполняющий собственно технологическую операцию; ЗУ 2 манипулятора пневматического или электрического типа (для плоских заготовок); приемная тара 3 с тележкой; устройство 6 циклового программного управления комплексом и ограждение 4, исключающее возможность проникновения человека в опасную зону во время работы РТК. Рис.6. Типовая компоновка РТК в кузнечно-прессовом производстве
Способы крепления оборудования на фундаменте
Фундаменты под оборудование разрабатываются по строительным заданиям заводов-изготовителей, чертежи которых выдаются вместе с паспортом оборудования. Высота фундамента для многих видов оборудования определяется длиной заделки болтов. Большие длины болтов вызывают необходимость делать фундаменты массивными, что сдерживает применение более эффективных плитных и рамных конструкций. В состав исходных данных для проектирования фундаментов металлорежущих станков, должны входить: ·чертеж опорной поверхности станины станка с указанием опорных точек, рекомендуемых способов установки и крепления станка;
·данные о значениях нагрузок на фундамент: для станков с массой до 10т - общая масса станка, а для станков с массой более 10т - схема расположения статических нагрузок, передаваемых на фундамент;
·для монтажа станков, требующих ограничения упругого крена фундамента, - данные о предельно допустимых изменениях положения центра тяжести станка в результате установки тяжелых деталей и перемещения узлов станка (или максимальные значения масс деталей, массы подвижных узлов и координаты их перемещения), а также данные о предельно допустимых углах поворота фундамента относительно горизонтальной оси;
·данные о классе станков по точности, а также о жесткости станины станков, о необходимости обеспечения жесткости за счет фундамента и о возможности частой перестановки станков;
·для монтажа высокоточных станков - указания о необходимости и рекомендуемом способе их виброизоляции: кроме того, в особо ответственных случаях для таких станков (например, при установке/ монтаже высокоточных тяжелых станков или при установке/ монтаже высокоточных станков в зоне интенсивных колебаний оснований) в исходных данных для проектирования должны содержаться результаты измерений колебаний грунта в местах, предусмотренных для установки/ монтажа станков, и другие данные, необходимые для определения параметров виброизоляции (предельно допустимые амплитуды колебаний фундамента или предельно допустимые амплитуды колебаний элементов станка в зоне резания и т.п.)
Технологическое оборудование, как правило, крепят к фундаментам с помощью фундаментных болтов. Обычно их изготовляют из мягких, малоуглеродистых сталей (Ст З) или из сталей повышенной прочности. Нельзя только применять высокоуглеродистые хрупкие стали из-за необходимости рихтовки болтов. Крепление оборудования к фундаментам осуществляется в настоящее время при помощи глухих болтов, съёмных болтов, а также анкерных болтов, устанавливаемых в колодцах. Болты для крепления технологического оборудования по своему назначению делятся на конструктивные и расчетные (силовые). Конструктивные болты служат для фиксации оборудования на фундаментах и для предотвращения случайных смещений. Такие болты предусматриваются для оборудования, устойчивость которого против опрокидывания, сдвига или скручивания обеспечивается собственным весом. Расчетные болты воспринимают нагрузки, которые возникают при работе технологического оборудования. Болты в зависимости от способа установки их подразделяются на следующие основные виды: устанавливаемые непосредственно в массив фундамента - болты глухие; (с отгибом, с анкерной плитой, составные с анкерной плитой) устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой - болты съемные; (без амортизирующих элементов,с амортизирующими элементами) устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины - болты глухие и съемные; (конические с распорными цангами, конические с распорной втулкой, составные с распорным конусом) устанавливаемые в колодцах - болты глухие; (с отгибом) Болты глухие, устанавливаемые непосредственно в массив фундамента, могут выполняться: с отгибами (рис. 1);
Рис. 1 Фундаментные болты с отгибом а - с резьбой диаметром от М10 до М48; б - с резьбой диаметром от М56 до М125 Болты с отгибами, как наиболее простые в изготовлении, должны применяться в случаях, когда высота фундаментов не зависит от глубины заделки болтов в бетон. с анкерными плитами (рис. 2);
Рис. 2. Фундаментные болты с анкерными плитамиа - с резьбой диаметром от М10 до М48; б - с резьбой диаметром от М56 до М140
Болты с анкерными плитами, имеющие меньшую глубину заделки в бетон по сравнению с болтами с отгибами, должны применяться в случаях, когда высота фундамента определяется глубиной заделки болтов в бетон. составными с анкерными плитами (рис. 3).
Рис. 3. Фундаментный болт составной с анкерной плитой с резьбой диаметром от М24 до М64
Болты составные с анкерными плитами применяются в случаях установки оборудования методом поворота или надвижки (например, при монтаже вертикальных цилиндрических аппаратов химической промышленности). В этих случаях муфта и нижняя шпилька с анкерной плитой устанавливается в массив фундамента во время бетонирования, а верхняя шпилька ввертывается в муфту на всю длину резьбы после установки оборудования через отверстия в опорных частях. Болты съемные, устанавливаемые в массив фундамента с изолирующей трубой, могут выполняться: без амортизирующих элементов (рис. 4); с амортизирующими элементами (тарельчатыми пружинами) (рис. 5). Болты без амортизирующих элементов состоят из шпильки и анкерной арматуры (трубы и плиты). Анкерная арматура закладывается в фундамент во время бетонирования фундамента, а шпилька устанавливается свободно в трубе после устройства фундамента.
Рис. 4. Фундаментные болты с изолирующей трубойа - с резьбой диаметром от М24 до М48; б - с резьбой диаметром от М56 до М125
Рис. 5. Фундаментный болт с изолирующей трубой и амортизирующими элементами Болты с амортизирующими элементами состоят из шпильки, анкерной арматуры (трубы и плиты) и тарельчатых пружин, устанавливаемых в нижней части болта. Съемные болты без амортизирующих и с амортизирующими элементами следует применять для крепления тяжелого прокатного, кузнечно-прессового и другого оборудования, вызывающего большие динамические нагрузки, а также в случаях, когда болты в процессе эксплуатации оборудования подлежат возможной замене. Болты с амортизирующими элементами (тарельчатыми пружинами) обеспечивают прочность соединения при меньших глубинах заделок болтов в бетон по сравнению с болтами без амортизирующих элементов за счет упругих деформаций тарельчатых пружин; при этом необходимо предусматривать возможность доступа к нижней части болтов. Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты в просверленные скважины, подразделяются на: прямые, закрепляемые с помощью эпоксидного клея (рис. 6); конические, закрепляемые с помощью цементной зачеканки, распорных цанг и распорных втулок (рис. 7); составные с распорным конусом (рис. 8).
Рис. 6. Фундаментный болт на эпоксидном клею
Рис. 7. Фундаментные болты коническиеа - с цементной зачеканкой с резьбой диаметром от М12 до М48; б - с распорными цангами с резьбой диаметром от М12 до М48; в - с распорной втулкой с резьбой диаметром от М12 до М.48
Рис. 8. Фундаментный болт составной с распорным конусом с резьбой диаметром от М12 до М24
Болты, устанавливаемые в готовые фундаменты, должны применяться во всех случаях, когда это возможно по технологическим и монтажным условиям. Болты, закрепляемые эпоксидным клеем, могут устанавливаться как до, так и после монтажа и выверки оборудования через отверстия в опорных частях. Болты с распорными цангами и распорными втулками позволяют вводить крепление в эксплуатацию сразу же после установки болтов в скважины. Кроме того, такие болты, в случае необходимости, могут быть извлечены из скважин и использованы повторно. Болты составные с распорным конусом следует применять только для конструктивного закрепления оборудования. Болты, устанавливаемые в колодцах (рис. 9), допускается применять только в тех случаях, когда они не могут быть (по тем или иным причинам) установлены в просверленные скважины. Рис. 9. Фундаментный болт, устанавливаемый в колодце с резьбой диаметром от М12 до М48
Фундаментные болты, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды и повышенной влажности, должны проектироваться с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от коррозии. Различают три способа крепления оборудования на фундамент, каждому из которых соответствует своя конструкция стыков «фундамент - оборудование» (рис.10): На металлические опоры (например, пакеты плоских подкладок, клинья, опорные башмаки) с последующей подливкой бетонной смеси (вид 1,рис. 10, а). Подливка имеет вспомогательное, защитное или конструктивное назначение. При необходимости регулировки оборудования в процессе эксплуатации подливку не производят (о чем должно быть указание в проекте производства монтажных работ). При этом способе соотношение суммарной площади контакта опор с поверхностью фундамента и суммарной площади поперечного сечения болтов должно быть не менее 15. На бетонную подливку (вид 2,рис.10,6). При этом способе эксплуатационные нагрузки передаются на фундамент через бетонную подливку. Марка бетона подливки в этом случае должна быть на одну ступень выше марки бетона фундамента. Непосредственно на фундамент (вид 3,рис.10,в).Этот способ, как и предыдущий, называют методом бесподкладочного монтажа оборудования. Нагрузки от оборудования передаются непосредственно на выверенную поверхность фундамента. Конструкцию стыков указывают в монтажных чертежах или в инструкции на монтаж оборудования. При отсутствии указаний в инструкциях завода-изготовителя оборудования или в проекте фундамента конструкция стыка и тип опорных элементов назначаются монтажной организацией.
Рис. 10. Способы крепления оборудования на фундамент: а - на металлические пакеты, б - на бетонную подливку (при бесподкладочном методе монтажа), в - непосредственно на фундамент; 1 - оборудование, 2 - металлические пакеты, 3 - бетонная подливка, 4 - регулировочные (установочные) болты, 5 - фундамент. Литература роботизированный технологический комплекс оборудование 1.Синица Л.М. Организация производства: Учеб. пособие для студентов вузов. - 2 - изд., перераб и доп. - Мн.: УП "ИВЦ Минфина", 2004 г.
.Людковский И.Г., Шарстук В.И. Прогрессивные методы крепления оборудования к фундаментам. М., Стройиздат, 1978 г.
.Машиностроительное производство: Учеб. пособие для среднетехн. учебн. заведений / Вороненко В.П., Схиртладзе А.Г., Боюханов Б.Ж.; под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: ВШ, 2000 г.
.Козырев Ю.Г. Промышленные роботы. - М.: Машиностроение, 1983 г.
.Линц В.П., Максимов Л.Ю. Кузнечно-прессовое оборудование и его наладка. - М.: ВШ, 1975 г.
