Загальна характеристика металообробного обладнання

Основну частину обладнання механічних цехів складають металообробні верстати. У групу металообробних входять мета­лорізальні верстати для обробки ріжучим інструментом виробів із металевих матеріалів, а також пластмас, скла, кераміки та ін.

Металорізальним верстатом називається машина, призначе­на для обробки заготівки шляхом зняття стружки (припуску) для одержання готової деталі визначеної форми і розмірів відповідно до робочого креслення. Власне верстат підрозді­ляється на декілька найважливіших частин, які зазвичай нази­ваються вузлами.

Головний привод верстата передає рух інструменту або за­готівлі для здійснення процесу різання з відповідною швидкі­стю. У переважної більшості верстатів головний привод пере­дає обертальний рух шпинделю, у якому закріплений ріжучий інструмент або заготівка.

Привод подачі необхідний для переміщення інструмента відносно заготівки для формування оброблюваної поверхні. У переважної більшості верстатів привод подачі передає вузлу верстата прямолінійний рух. Сполученням декількох прямолі­нійних, а іноді й обертальних рухів можна реалізувати будь-яку просторову траєкторію.

Привод позиціонування необхідний у багатьох верстатах для переміщення того або іншого вузла верстата з деякої вихідної позиції в іншу задану позицію, наприклад, при послідовній обробці декількох отворів або декількох паралельних площин на одній і тій самій заготівлі. У багатьох сучасних верстатах із числовим програмним управлінням (ЧПУ) функції приводів подачі і позиціонування виконує один загальний привод.

Несуча система верстата складається з послідовного набо­ру з'єднаних між собою базових деталей. З'єднання можуть бути нерухомими (стики) або рухомими (направляючі). Несу­ча система забезпечує правильність взаємного розташування ріжучого інструмента і заготівки під впливом силових і темпе­ратурних чинників.

Маніпулюючі пристрої необхідні для автоматизації різних допоміжних рухів у верстаті для зміни заготівок, їх затиску, переміщення або повороту, зміни ріжучих інструментів, вида­лення стружки і т.ін. Сучасний багатоопераційний верстат має набір маніпуляторів, транспортерів, поворотних пристроїв, а в деяких випадках обслуговується універсальним маніпулятором із програмним управлінням (промисловим роботом).

Контрольні і вимірювальні пристрої необхідні у верстаті для автоматизації спостереження за правильністю його роботи. За їх допомогою контролюють стан найбільш відповідальних час­тин верстата, працездатність ріжучого інструмента, вимірюють заготівки і виріб. При досить високому рівні автоматизації ре­зультати контролю вимірів поступають у керуючий пристрій, а звідти у вигляді керуючих сигналів коректують положення вузлів верстата.

Пристрій управління може бути з ручним обслуговуванням оператором, із механічною системою управління або з ЧПУ. У даний час відбувається широке впровадження мікропроцесор­них пристроїв ЧПУ для управління усіма видами верстатного обладнання.

Для одержання на оброблюваній заготівці заданої кресленням поверхні рухи інструмента і заготівки повинні бути узгоджені між собою, Зняття стружки з поверхні заготівки на верстатах здійснюється робочими (або основними) рухами, до яких відноситься головний рух і рух подачі. Головним називається рух, що забезпе­чує відділення стружки від заготівки з визначеною швидкістю різання. Рухом подачі називають такий рух, що дозволяє підвести під лезо інструмента нові ділянки заготівки і тим самим забезпе­чити зняття стружки зі всієї оброблюваної поверхні.

Головний рух може бути обертальним (у токарних, сверд­лильних, фрезерних та інших верстатах) і зворотно-поступаль­ним (у стругальних, довбальних, протягувальних та інших вер­статах). Головний рух передається або інструменту (наприклад, у фрезерних, свердлильних, поперечно-стругальних верстатах), або заготівці (у токарних, поздовжньо-стругальних верстатах). Рух подачі має або інструмент - у токарних, свердлильних і по­здовжньо-стругальних верстатах, або заготівка - у шліфуваль­них, фрезерних і поперечно-стругальних верстатах.

Крім робочих рухів, у кожному верстаті є допоміжні рухи. До них відносяться такі рухи: транспортування і закріплення заготівки, підведення і відведення інструмента, включення, виключення, переключення швидкостей і подач і т. ін. Якщо робочі рухи зазвичай автоматизовані, то допоміжні рухи мож­на здійснювати як автоматично, так і вручну.

Залежно від характеру виконання основних рухів і засто­совуваного інструмента розрізняють наступні основні способи обробки різанням на металорізних верстатах: точіння, струган­ня, довбання, свердлення, фрезерування і шліфування.

При точінні заготівці надається обертальний головний рух, а інструменту - рух подачі.

При струганні на поздовжньо-стругальних верстатах голов­ний зворотно-поступальний рух надається заготівці, а рух по­дачі - інструменту.

При струганні на поперечно-стругальних і при обробці на довбальних верстатах головний рух надається інструменту, а рух подачі заготівці.

При свердленні як головний обертальний рух, так і рух по­дачі надається інструменту.

При фрезеруванні головний обертальний рух надається інструменту (фрезі), а рух подачі - заготівці.

При шліфуванні головний рух завжди обертальний, він здійснюється інструментом - шліфувальним кругом. При кру­говому шліфуванні одночасно обертається і заготівка, чим за­безпечується і кругова подача. Оскільки в більшості випадків довжина деталі, що шліфується, більше ширини круга, необхід­на ще і поздовжня подача уздовж осі заготівки, що здійснюєть­ся або заготівкою або кругом.

При плоскому шліфуванні поздовжня подача здійснюється частіше усього заготівкою, а поперечна шліфувальним кругом або заготівкою.

При протягуванні головний рух прямолінійний і передаєть­ся інструменту-протяжці, а поступове зняття стружки - пода­ча - забезпечується різницею висот кожних двох суміжних зубців протяжки.

 

5.2.2. Класифікація і позначення металорізальних верстатів

Верстати класифікують за різними ознаками, основними з яких є: призначення, конструктивні особливості, ступінь універ­сальності, точність, габарити, ступінь автоматизації.

За призначенням і конструктивними особливостями усі вер­стати, що серійно випускаються, поділяють на групи, а кожну групу - на типи. Є десять груп (0 ... 9) і в кожній з них десять типів (0 ... 9) верстатів (табл. 5.1). Нульові групи і типи - ре­зервні, вони заповнюються в міру необхідності. Така класифі­кація була розроблена Експериментальним науково-дослідним інститутом металорізальних верстатів (ЕНДІМВ).

За ступенем універсальності розрізняють верстати універ­сальні, спеціалізовані і спеціальні. Універсальні верстати, які інакше називаються верстатами загального призначення, засто­совуються для виготовлення широкої номенклатури деталей, оброблюваних невеликими партіями в умовах дрібносерійного і серійного виробництва. Універсальні верстати з ручним уп­равлінням вимагають від оператора підготовки і часткової або повної реалізації програми, а також виконання функцій мані­пулювання (зміна заготівки й інструмента), контролю і зміни. Універсальні верстати з числовим управлінням вимагають від оператора лише окремих функцій маніпулювання і контролю. При цьому стає можливим обслуговування одним оператором декількох верстатів, так зване багатоверстатне обслуговування. Гнучкі виробничі модулі (ГПМ) представляють собою автомати­зований універсальний технологічний осередок, основою яко­го є верстат із повним набором маніпуляторів, контрольних і вимірювальних пристроїв. Спеціалізовані верстати призначені для обробки заготівок порівняно вузької номенклатури. При­кладом можуть служити токарні верстати для обробки колінча­тих валів або шліфувальні верстати для обробки кілець кулько­вих підшипників. Спеціалізовані верстати мають високий ступінь автоматизації, і їх використовують у крупносерійному виробництві при великих партіях, що не вимагають частого пе­реналагодження. Спеціальні верстати використовують для про­дуктивної обробки однієї або декількох майже однакових дета­лей в умовах крупносерійного й особливо масового виробництва. Спеціальні верстати, як правило, мають високий ступінь автома­тизації. Автоматичну лінію утворюють із наборів верстатів-авто-матів, розташованих послідовно відповідно до ходу технологіч­ного процесу і зв'язаних загальним транспортом і загальним управлінням. Автоматична лінія може працювати в режимі ав­томатичного переналагодження і переходити від обробки однієї деталі до обробки іншої схожої на неї деталі. Загальне число різних деталей при цьому обмежено декількома штуками.

За ступенем точності верстати поділяють на класи: нормаль­ної точності (умовне позначення - Н), підвищеної (П), високої (В), особливо високої (А) і особливо точні (С) - майстер-верста-ти. Верстати класів В, А і С експлуатують у спеціальних приміщен­нях, де підтримують строго визначену температуру і вологість.

За габаритами розрізняють легкі верстати - масою 1 т і мен­ше, середні - до 10 т і важкі - більше 10 т.

Ступінь автоматизації характеризується участю людини в технологічному процесі. За цією ознакою усі верстати можна розділити на чотири категорії. Перша - верстати, на яких усі стадії технологічного процесу здійснюються за допомогою лю­дини. Друга - напівавтоматичні верстати, на яких процес об­робки (відносні рухи заготівки й інструмента, надання їм не­обхідних зусиль і швидкостей) здійснюють спеціальні механізми без участі людини. Вручну виконують в основному допоміжні функції - завантаження, затиск заготівок. Третя -верстати-автомати. На них не тільки процес обробки, але і уп­равління (узгодження різних рухів, зміна і включення швидко­стей) відбувається без участі людини. До четвертої категорії відносяться саморегульовані верстати-автомати, що самостійно виконують процес обробки, управління цим процесом і його кон­троль, тобто оцінюють відповідність технологічного процесу за­даній програмі і вносять необхідні коректування в хід процесу.

Залежно від цільового призначення верстата для обробки тих або інших деталей або їх поверхонь, виконання відповід­них технологічних операцій і ріжучого інструмента, верстати розділяють на наступні основні групи - токарні, свердлильні і розточні, фрезерні, шліфувальні. Умовна класифікація верстатів за технологічною ознакою наведена в табл. 5.1. В останні роки одержали поширення верстати, на яких виконуються різні опе­рації в результаті автоматичної зміни ріжучих інструментів. Подібні верстати одержали назву багатоопераційних верстатів або обробних центрів.

У позначенні конкретних моделей верстатів перша цифра вказує на групу верстата (наприклад, токарні 1), а друга - на тип (наприклад, токарно-карусельні верстати мають у позна­ченні цифру 15), а останні цифри характеризують основні па­раметри верстата, різні для верстатів різних груп. Верстати найбільш поширених технологічних груп утворюють розмірні ряди, у яких за кожним верстатом закріплений цілком визна­чений діапазон розмірів оброблюваних деталей. Наприклад, у групі токарних верстатів можливості верстата характеризують­ся циліндричним робочим простором і для багатоопераційних верстатів - прямокутним робочим простором. За основним розміром робочого простору, максимальним діаметром для то­карних верстатів, шириною столу для фрезерних і багатоопе­раційних верстатів установлюють ряд стандартних значень, заз­вичай в геометричній прогресії з деяким знаменником (р). Так, для верстатів токарної групи прийнятий (р = 1,25) і стандарт­ний ряд найбільших діаметрів обробки-250, 320, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3200, 4000 мм.

Перша літера в умовному позначенні вказує на модерніза­цію (покоління) верстата, остання - на модифікацію (видозмі­ну) базової моделі або на якусь характеристику верстата (точність, ступінь автоматизації).

Наприклад, модель 1124-одношпиндельний токарно-револь­верний верстат-автомат із максимальним діаметром оброблю­ваної заготівки 24 мм; 1Б124 - модернізована модель цього верстата (змінена конструкція приводу та ін.); 16К20П-токар-но-гвинторізний верстат підвищеної точності. Іноді літера, що знаходиться наприкінці позначення моделі, указує на її конст­руктивну особливість, наприклад 6Н80Г (тут Г - горизонталь­ний верстат, 6 - фрезерний). Верстати з програмним управлін­ням мають у шифрі літеру Ф с цифрою, що означає систему управління: Ф1-із цифровою індексацією і преднабором ко­ординат; Ф2 - із позиційними системами; Ф3 - із контурни­ми системами; Ф4 - з універсальними системами для позицій­ної і контурної обробки. Наприклад, модель 16К20Ф3 -токарно-гвинторізний верстат із програмним управлінням. Де­яким моделям спеціалізованих і спеціальних верстатів умовні позначення привласнюють заводи-виробники. У них можуть входити перші літери найменування заводу або верстата і по­рядковий номер моделі. Наприклад, ЕЗ-9 - спеціальний верстат для нарізування зубцюватих рейок Єгорьевского верстатобуд­івного заводу; ФРС-1 - спеціалізований фрезерно-розточний свердлильний верстат із програмним управлінням.