2 Основные технические характеристики станков

2.1 Система обозначений моделей станков. Станкостроительная промышленность выпускает в настоящее время большое количество металлорежущих станков различных по назначению, технологическим возможностям и размерам.

Для обозначения моделей станков принята система, основанная на классификации, разработанная в Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков (ЭНИМС). Согласно этой классификации (см. таблицу 1) станки в зависимости от вида технологических операций, выполняемых на них, или применяемого инструмента подразделяют на 9 групп. Каждая группа, в свою очередь подразделяется на 9 подгрупп.

Обозначение модели станка состоит из сочетания 3-4 цифр и букв. Первая цифра всегда обозначает номер группы по классификационной таблице ЭНИМС, вторая – номер подгруппы. Последние одна или две цифры характеризуют один из важнейших размеров станка. Например, модель 1136 обозначает токарный одношпиндельный автомат с наибольшим диаметром обрабатываемого прутка 36 мм, модель 2135 – вертикально-сверлильный станок с наибольшим диаметром сверления 35 мм.

Буква, стоящая после первой цифры, указывает на модернизацию основной базовой модели станка. Так, токарный автомат мод. 1А136 – это модернизированный станок мод. 1136, ступенчатый привод шпинделя заменен в модернизированной модели на бесступенчатый. Наличие букв в конце цифровой части обозначает модификацию (видоизменение) базовой модели. Так, на базе универсального токарно-винторезного станка 1К62 выпускают его модификацию: мод. 1К62А – с копировальным устройством; мод. 1К62Б – тот же станок, но повышенной точности.

2.2 Размеры и вес станков. Для каждого типа станков, выпускаемых в РФ, ГОСТ предусматривает ряд основных параметров, характеризующих размеры обрабатываемых деталей, геометрические размеры станка, предельные кинематические характеристики, мощность привода, вес станка.

Например, для продольно-фрезерных станков общего назначения ГОСТ предусматривает 9 типоразмеров станков, для каждого из которых указаны размеры обрабатываемого изделия, размеры стола, конца шпинделя, пределы для числа оборотов шпинделя, регламентированное значение наиболее тонкой подачи и вес станка.

В зависимости от веса станки разделяются на легкие весом до 1 тонны, средние – до 10 тонн и тяжелые – свыше 10 тонн.

Тяжелые станки, в свою очередь, разделяют на три подгруппы:

- крупные станки весом от 10 до 30 тонн;

Таблица 1 - Обозначение станков (фрагмент)

Станки	Тип и группа	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Токарные	1	Одношпиндельные	Многошпин-дельные	Револьверные	Сверлильно-отрезные	-	-	-	-	-
Сверлильные и расточные	2	Вертикально-сверлильные	Одношпин- дельные полуавтоматы	Многошпин- дельные полуавтоматы	Координатно-расточные	-	-	-	-	-
Шлифовальные, полировальные, доводочные	3	Кругло-шлифовальные	Внутри-шлифовальные	Обдирочно-шлифовальные	Специализированные шлифовальные	-	-	-	-	-
Комбинирован-ные	4	Универсальные	Полуавтоматы	Автоматы
Зубообрабаты-вающие	5	Зубострогальные для цилиндрических колес	Зуборезные для конических колес	-	Для нарезания червячных передач	-	-	-	-	-
Фрезерные	6	Вертикально-фрезерные консольные	Фрезерные непрерывного действия		Копировальные и гравировальные	-	-	-	-	-
Строгальные, долбежные и протяжные	7	Продольные одностоечные	Продольные двухстоечные	Поперечно-строгальные	Долбежные	-	-	-	-	-
Разрезные	8	Отрезные работают токарным резцом	Отрезные работают абразивным кругом	Отрезные работают фрикционным диском	Правильно-отрезные	-	-	-	-	-
Разные	9	Муфто- и трубообрабатывающие	Пилонасекательные	Правильно- и бесцентровообдирочные	Балансировочные

- тяжелые станки весом от 30 до 100 тонн;

- особо тяжелые – уникальные станки весом свыше 100 тонн.

2.3 Универсальность станков. По степени универсальности станки могут быть отнесены к одной из следующих групп.

Универсальные станки – иначе называемые станками общего назначения, предназначены для изготовления широкой номенклатуры деталей, обрабатываемых небольшими партиями в условиях мелкосерийного и серийного производства. Универсальные станки с ручным управлением требуют от оператора подготовки и полной реализации программы изготовления детали, а также выполнения функции манипулирования (смена заготовки и инструмента), контроль и измерение. Таким станками являются токарно-винторезные, револьверные, карусельные и т.д.)

Специализированные станки предназначены для обработки заготовок сравнительно узкой номенклатуры (однотипных деталей разных размеров). Примером могут служить токарные станки для обработки ступенчатых валов или шлифовальные станки для обработки колец шарикоподшипников. Специализированные станки имеют высокую степень автоматизации, их используют в крупносерийном производстве.

Специальные станки используют для обработки одной или нескольких почти одинаковых деталей в условиях крупносерийного и особенно массового производства. Специальные станки обычно имеют высокую степень автоматизации.

2.4 Классы точности станков. ЭНИМС рекомендует пять классов точности станков.

Класс Н – станки нормальной точности – наиболее распространенный класс станков. Допустимые отклонения геометрических и кинематических параметров станка данного типа регламентируется соответствующим ГОСТом.

Класс П – станки повышенной точности, изготовленные преимущественно на базе станков нормальной точности при особо высоких требованиях к качеству производства и подбору базовых деталей станка. В токарных и многих других станках повышенной точности эта задача решается более качественным изготовлением шпинделя, его опор и направляющих.

Класс В – станки высокой точности. Высокая точность обработки на этих станках обеспечивается благодаря специальной конструкции отдельных элементов, высокого качества их изготовления и использования станков в специальных условиях эксплуатации.

Класс А – станки особо высокой точности того же типа, что и предыдущий класс, но изготавливаемые с более жесткими требованиями к основным узлам и деталям.

Класс С – станки особо точные – специальные станки, служащие для изготовления деталей, определяющие точность прецизионных станков. На этих станках изготавливают такие детали, как эталонные колеса, измерительные винты и т.п.

2.5 Кинематические и силовые характеристики станка. Основными кинематическими характеристиками станка являются скорость резания и подача, устанавливаемые на станке.

В станках все движения в зависимости от той работы, которую они выполняют при снятии стружки, разбивают на главное движение – вращение шпинделя в токарных, сверлильных, шлифовальных и др. станках, возвратно-поступательное движение ползуна или стола в строгальных, протяжных, долбежных и др. станках и т.д. и движение подачи – подача суппортов токарных и фрезерных станков, перемещение стола и перемещение детали в кругло-шлифовальных станках.

Главное движение обеспечивает требуемую скорость резания V, а движение подачи S связано обычно с качеством получаемой поверхности.

Кроме рабочих движений в станке имеются холостые (вспомогательные) движения, не связанные с процессом резания, но необходимые для полного осуществления цикла.

Скорость резания обеспечивается приводом главного движения станка.

Число оборотов в минуту шпинделя n или числа двойных ходов в минуту стола характеризуют кинематические возможности станка для обеспечения требуемой скорости резания.

Подача S обеспечивается приводом подач станка.

Силовые параметры процесса резания – усилия резания и мощность резания должны быть обеспечены механизмами станка.

Мощность электродвигателей характеризует возможность станка обеспечить требуемые нагрузки.

Основные кинематические и силовые характеристики станка указываются в его паспорте.

2.6 Степень автоматизации станка. В зависимости от степени автоматизации различают:

Станки с ручным управлением, в которых переключение скоростей, пуск и остановка станка, подвод и отвод суппортов, загрузку станка и другие вспомогательные операции производит рабочий. Несмотря на совершенство механизмов станка, необходимость постоянного участия рабочего для выполнения цикла обработки снижает производительность труда, требует от рабочего постоянного напряжения и затраты сил.

Полуавтоматы – это станки, работающие по автоматическому циклу, для повторения которого требуется вмешательство рабочего.

Обычно функции рабочего заключаются в снятии изделия, установке заготовки и пуске станка.

Автоматы осуществляют все рабочие и вспомогательные (холостые) движения цикла и нуждаются лишь в контроле со стороны рабочего. Объединение автоматов системой транспортировки заготовок от станка к станку согласно технологическому процессу обработки приводит к созданию автоматических линий.

В станках применяются также механизация и автоматизация отдельных холостых движений с целью уменьшения непроизводительного времени или облегчения труда рабочего.

2.7 Коэффициент полезного действия станка. КПД станка является важной технической характеристикой, так как определяет ту долю энергии, которая затрачивается на полезную работу, т.е. непосредственно на процесс резания.

Для обработки необходима мощность N_п (эффективная мощность резания), которая равна:

,

где Р_z – (н) – тангенциальная составляющая усилия резания;

Р_x – (н) – осевая составляющая резания (по подаче);

V – (м/мин) – скорость резания;

S – (мм/мин) – подача.

Полная мощность, которая расходуется на процесс обработки N_р, будет больше, так как в приводе преодолеваются различные вредные сопротивления, в первую очередь, трение.

N_т – мощность, идущая на преодоление трения.

Тогда

КПД привода станка η_пр указывает, какая доля всей мощности расходуется на резание:

.

Для привода станков с главным вращающим движением КПД обычно находится в пределах η_пр =0,75-0,85.

Мощность, затрачиваемая на подачу столов и суппортов, обычно невелика, и в случае передачи движения от общего электродвигателя затраты мощности в цепи привода могут быть оценены на универсальных станках в 2-3%.