Металлорежущие станки
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В.А. Спирин, В.К. Зальцберг
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ
Курс лекций
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2014
УДК 621.9.06(078) С72
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор В.Ф. Макаров (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
д-р техн. наук, академик РАЕН Ю.А. Коротаев (ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент», г. Пермь)
Спирин, В.А.
C72 Металлорежущие станки : курс лекций / В.А. Спирин, В.К. Зальцберг. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 241 с.
ISBN 978-5-398-01248-4
Представлены основы конструирования и технологического обеспечения современного металлорежущего оборудования. Подробно изложены вопросы формообразования поверхностей при механической обработке, расчета кинематики и конструирования исполнительных органов станка.
Предназначено для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения», 151002 «Металлорежущие станки и комплексы», 220501 «Управление качеством», изучающих дисциплины «Металлообрабатывающие станки и комплексы», «Оборудование машиностроительного производства», а также для студентов других специальностей, изучающих машиностроительное оборудование.
УДК 621.9.06(078)
ISBN 978-5-398-01248-4 |
© ПНИПУ, 2014 |
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................... |
8 |
Лекция 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ |
|
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ.......................................... |
10 |
Классификация по технологическому признаку.................. |
10 |
Классификация по степени специализации.......................... |
10 |
Классификация по точности .................................................. |
11 |
Обозначение станков.............................................................. |
12 |
Лекция 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОМПОНОВКИ |
|
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ.......................................... |
14 |
Основные узлы станков.......................................................... |
14 |
Целевые узлы станков ............................................................ |
15 |
Компоновка многопозиционных станков............................. |
17 |
Лекция 3. ВОПРОСЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ .................. |
18 |
Формообразование поверхностей.......................................... |
18 |
Классификация и обозначение движений............................. |
21 |
Параметры исполнительных движений................................ |
23 |
Кинематические группы и структура станка........................ |
24 |
Типовая кинематическая структура станка.......................... |
27 |
Классификация кинематических структур........................... |
27 |
ПРИМЕРЫ АНАЛИЗА |
|
КИНЕМАТИЧЕСКИХ СТРУКТУР.............................................. |
29 |
Зубодолбежный станок........................................................... |
29 |
Зубофрезерный станок............................................................ |
30 |
Лекция 4. КИНЕМАТИКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ |
|
СТАНКОВ...................................................................................... |
32 |
Привод станков........................................................................ |
32 |
Кинематическая схема............................................................ |
33 |
Передаточное отношение....................................................... |
34 |
Лекция 5. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ |
|
НАСТРОЙКА СТАНКОВ........................................................... |
39 |
СТУПЕНЧАТОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ |
|
СКОРОСТЕЙ И ПОДАЧ ............................................................... |
42 |
|
3 |
Механизмы для ступенчатого регулирования |
|
скоростей и подач ............................................................. |
45 |
Гитары сменных зубчатых колес........................................... |
51 |
Методы подбора колес в гитаре............................................. |
53 |
Суммирующие механизмы..................................................... |
56 |
Механизмы для реверсирования движений.......................... |
58 |
Предохранительные устройства станков.............................. |
61 |
Блокировочные устройства.................................................... |
66 |
Механизмы обгона.................................................................. |
68 |
Механизмы управления.......................................................... |
69 |
Лекция 6. СТАНКИ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ .......................... |
72 |
ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ СТАНОК 16K20 ........................... |
77 |
Назначение станка................................................................... |
77 |
Кинематика станка.................................................................. |
78 |
НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ НА ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫХ |
|
СТАНКАХ....................................................................................... |
81 |
ПРИМЕРЫ НАЛАДОК ТОКАРНОГО СТАНКА ....................... |
85 |
Лекция 7. СТАНКИ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ |
|
ГРУППЫ........................................................................................ |
92 |
Основные типы сверлильных станков.................................. |
92 |
Кинематическая структура сверлильных станков ............... |
93 |
РАДИАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК |
|
МОДЕЛИ 2В56 ............................................................................... |
94 |
Назначение станка................................................................... |
94 |
Основные узлы станка............................................................ |
94 |
Кинематика станка.................................................................. |
95 |
Лекция 8. ГОРИЗОНТАЛЬНО-РАСТОЧНОЙ |
|
СТАНОК 2620А............................................................................. |
97 |
Назначение станка................................................................... |
97 |
Основные узлы станка............................................................ |
97 |
Принцип работы станка.......................................................... |
97 |
Кинематика станка.................................................................. |
98 |
Лекция 9. СТАНКИ ФРЕЗЕРНОЙ ГРУППЫ....................... |
103 |
Классификация фрезерных станков.................................... |
103 |
4 |
|
Кинематическая структура фрезерных станков................. |
104 |
ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК 6Н12ПБ.................. |
105 |
Назначение станка................................................................. |
105 |
Основные узлы станка.......................................................... |
106 |
Привод подач станка 6Н12ПБ.............................................. |
106 |
БЕСКОНСОЛЬНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ |
|
СТАНОК 6А54.............................................................................. |
107 |
Назначение станка................................................................. |
107 |
Основные узлы станка.......................................................... |
107 |
Привод подач станка 6А54................................................... |
108 |
Лекция 10. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ |
|
КОРОБОК СКОРОСТЕЙ......................................................... |
110 |
Закономерности ступенчатого регулирования................... |
110 |
Структурная формула........................................................... |
112 |
Построение структурной сетки............................................ |
114 |
График частот вращения...................................................... |
116 |
Выбор оптимальной структуры коробки скоростей.......... |
118 |
Расчет чисел зубьев............................................................... |
119 |
Проверка кинематического расчета .................................... |
122 |
Обратная задача (кинематический анализ привода).......... |
122 |
Пример кинематического анализа привода........................ |
123 |
МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ КИНЕМАТИКИ |
|
КОРОБОК СКОРОСТЕЙ............................................................. |
127 |
Применение связанных колес.............................................. |
127 |
Привод с двухскоростным электродвигателем.................. |
128 |
Структуры с измененными характеристиками |
|
групповых передач.......................................................... |
130 |
Сложенные структуры.......................................................... |
131 |
Приводы с бесступенчатым регулированием..................... |
134 |
Лекция 11. СТАНКИ СО СЛОЖНОЙ |
|
КИНЕМАТИКОЙ....................................................................... |
137 |
Методы зубонарезания......................................................... |
137 |
Классификация зубообрабатывающих станков ................. |
138 |
5
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА |
|
ЗУБОДОЛБЕЖНЫХ СТАНКОВ................................................ |
142 |
Нарезание косозубых колес ................................................. |
146 |
ЗУБОДОЛБЕЖНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 514.......................... |
147 |
Назначение станка................................................................. |
147 |
Движения в станке................................................................ |
147 |
Принцип работы.................................................................... |
149 |
Кинематика станка................................................................ |
150 |
Лекция 12. ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ЗУБОФРЕЗЕРНЫЙ |
|
СТАНОК МОДЕЛИ 5Д32 ......................................................... |
158 |
Назначение станка................................................................. |
158 |
Движения в станке................................................................ |
158 |
Принцип работы.................................................................... |
158 |
Кинематика станка................................................................ |
160 |
Лекция 13. НАРЕЗАНИЕ КОНИЧЕСКИХ КОЛЕС............ |
174 |
Понятие о плосковершинном производящем колесе......... |
175 |
Основные сведения о нарезании |
|
прямозубых конических колес....................................... |
176 |
ЗУБОСТРОГАЛЬНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 5А26 ................... |
180 |
Назначение станка................................................................. |
180 |
Кинематика станка................................................................ |
182 |
Лекция 14. ЗУБОРЕЗНЫЙ ПОЛУАВТОМАТ |
|
МОДЕЛИ 525............................................................................... |
193 |
Назначение станка................................................................. |
193 |
Конструктивные особенности.............................................. |
193 |
Движения в станке................................................................ |
195 |
Кинематика станка................................................................ |
195 |
Лекция 15. РЕЗЬБОФРЕЗЕРНЫЙ |
|
СТАНОК МОДЕЛИ 561 ............................................................ |
205 |
Назначение станка................................................................. |
205 |
Движения в станке................................................................ |
205 |
Кинематика станка................................................................ |
205 |
Лекция 16. ТОКАРНО-ЗАТЫЛОВОЧНЫЕ СТАНКИ....... |
212 |
ТОКАРНО-ЗАТЫЛОВОЧНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ К96....... |
215 |
6 |
|
Назначение станка................................................................. |
215 |
Движения в станке................................................................ |
215 |
Принцип работы.................................................................... |
216 |
Кинематика станка................................................................ |
217 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................ |
224 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ......................................................................... |
225 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ......................................................................... |
230 |
ВВЕДЕНИЕ
Металлорежущий станок – машина-орудие, предназначенная для изменения заготовки посредством резания с целью придания ей формы и размеров, предусмотренных чертежом. Другое определение: станок металлорежущий – рабочая машина для формообразования изделий путем обработки (металлов) резанием.
Металлорежущие станки – высокоразвитые машины, содержащие большое число механизмов, использующих механические, электрические, гидравлические и другие методы осуществления движений и управления. Развитие станкостроения, качество выпускаемых станков, мобильность и эффективность станочного парка определяют промышленный потенциал страны и уровень развития машиностроения.
Основные направления развития конструкций станков:
–повышение производительности путем интенсификации режимов обработки и сокращения вспомогательного времени;
–повышение уровня механизации и автоматизации за счет сокращения номенклатуры станков с ручным управлением, применения адаптивных систем и станков-автоматов, полуавтоматов;
–расширение номенклатуры и повышение технического уровня станков с ЧПУ;
–создание станков с ЧПУ со встроенными манипуляторами и механизмами смены инструментов;
–применение автоматических станочных модулей и ячеек
ГАП.
Специалисты по проектированию, эксплуатации и ремонту станков должны обладать широким кругозором и глубокими знаниями по основным направлениям науки о станках. При этом необходим системный подход к изучению станков как к единому технологическому комплексу, объединяющему приводы, ме-
8
ханизмы рабочих циклов, механизмы вспомогательных движений и систем управления.
Настоящий курс имеет целью подготовку высококвалифицированных кадров, владеющих знаниями по вопросам станкостроения, способных творчески решать производственные задачи. Он базируется на основных положениях механики, курса деталей машин, на положениях науки о станках и служит для изучения: кинематики станков, вопросов формообразования поверхностей, кинематической структуры станков, закономерностей регулирования движений, методов управления, анализа и синтеза механизмов станков.
При разработке курса лекций были использованы результаты исследованийиматериалы публикацийканд. техн. наукА.И. Лурье.
Лекция 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Для станков, выпускаемых серийно, ЭНИМСом (Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков) разработана классификация по ряду признаков.
Классификация по технологическому признаку
В зависимости от вида выполняемых работ и применяемого инструмента все станки разделены на группы. Каждой из них присвоен номер:
1.Токарные.
2.Сверлильные и расточные.
3.Шлифовальные и доводочные.
4.Комбинированные.
5.Зубо- и резьбообрабатывающие.
6.Фрезерные.
7.Строгальные, долбежные, протяжные.
8.Разрезные.
9.Разные.
Каждая группа, в свою очередь, разделена на типы в зависимости от компоновки станка, числа шпинделей и степени автоматизации.
Классификация по степени специализации
1.Универсальные станки, предназначенные для выполнения широкого круга работ при обработке деталей широкой номенклатуры, например токарно-винторезные.
2.Станки широкого назначения, предназначенные для ограниченного круга работ при обработке деталей большой номенклатуры, например токарно-револьверные.
10