Тема 1. Основные сведения [1]

1.1.Основные термины и определения

Механическая обработка резанием ‑ это обработка, заключающаяся в образовании новых поверхностных слоев материала с образованием стружки. Образование поверхности сопровождается деформированием и разрушением поверхностных слоев материала.

Полуфабрикат ‑ предмет труда, подлежащий дальнейшей обработке на предприятии-потребителе.

Заготовка ‑ предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности материала изготовляют деталь.

Основные элементарные поверхности (цилиндр, плоскость) образуются копированием внутренних эталонов станка: направляющих прямолинейного или вращательного движений, шпинделей с точным расположением оси вращения. Размер и расположение этих поверхностей определяются с помощью отсчетных устройств, встроенных в станок, или универсальными измерительными свойствами. Винтовые, эвольвентные и иные сложные поверхности образуются с помощью вращательных*и поступательных движений. Поверхности одной и той же геометрической формы могут быть обработаны различными способами; например, наружная цилиндрическая поверхность может быть получена обтачиванием резцом, круговым фрезерованием, наружным протягиванием, шлифованием различными методами и т.д. Каждому способу обработки соответствует, как правило, свой тип металлорежущего станка: токарный, фрезерный, протяжной, круглошлифовальный и т.д. и свой вид режущего инструмента: резец, фреза, протяжка, шлифовальный круг и т.д.

Режущая кромка инструмента образуется при сочетании прямых линий и дугообразных кривых, что позволяет совместно с вращательными и поступательными относительными движениями инструмента и заготовки образовать все многообразие процессов резания и методов формообразования поверхностей деталей.

Кроме того, к металлообрабатывающему оборудованию относятся машины, использующие в качестве рабочего инструмента свободно движущийся абразивный порошок или более крупные частицы абразива, приводимые в движение относительно заготовки струей жидкости, ультразвуком, вибрацией, а также воздействием на обрабатываемую поверхность струи жидкости под высоким давлением, высокочастотных разрядов импульсного тока (эрозионная обработка), электрохимическое растворение (электрохимическая обработка), воздействие концентрированных пучков (электронная обработка) или квантов монохроматического света (лазерная обработка). Все эти процессы объединяются в группу электрофизикохимических и лазерных процессов и применяются, как правило, при обработке материалов, которые плохо обрабатываются традиционными способами. Удельная энергоемкость этих процессов на один-два порядка превышает энергоемкость механической обработки резанием.

1.2.Типы станков и их классификация

Число типов станков, применяемых в современном машиностроении, велико и в характеристику отдельных типов станков входят разнообразные признаки.

Главным признаком, определяющим конструкцию станка, является главное движение резания ‑ прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания.

Движение подачи ‑ прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения резания, предназначенное для того, чтобы распространить отделение слоя материала на всю обрабатываемую поверхность.

В токарных станках главным движением является вращение шпинделя, несущего заготовку, а движения подачи осуществляются с помощью суппорта, несущего режущий инструмент. Во фрезерных станках главным движением является вращение шпинделя, несущего фрезу, а движение подачи осуществляется с помощью стола, несущего заготовку. В круглошлифовальном станке главным движением является вращение шлифовального круга, а движения подачи ‑ вращение детали и продольное перемещение стола и шлифовальной бабки и т.д.

По степени специализации различают станки:

универсальные, служащие для выполнения различных операций на деталях многих наименований;

широкого назначения ‑ для выполнения определенных операций на деталях многих наименований;

специализированные ‑ для обработки деталей одного наименования, но разных размеров;

специальные ‑ для выполнения отдельных операций при изготовлении определенной, как правило, одной детали.

По степени автоматизации различают станки:

автоматические, способные менять обрабатываемые детали в автоматическом режиме;

полуавтоматические, способные в автоматическом режиме обрабатывать одну деталь;

ручные, требующие вмешательства оператора в процессе обработки детали.

В автоматических и полуавтоматических станках (автоматах и полуавтоматах) автоматизирована вся последовательность движений (цикл обработки), смена режущих инструментов, а в некоторых случаях и контроль полученного размера. К таким станкам относятся станки с числовым программным управлением, в которых сведения о форме обрабатываемой детали, режимах обработки и ее последовательности вводятся в систему управления в виде кодов и чисел. Система управления представляет микроэлектронное изделие, имеющее структуру, близкую к ЭВМ, в памяти которой хранятся указанные выше сведения, образующие управляющую программу.

В классе станков с программным управлением выделяют группу мультиавтоматов ‑ станков, способных в автоматическом режиме переходить с обработки деталей одного наименования к обработке деталей другого наименования. Более широкое определение по технологическим возможностям имеет гибкий производственный модуль (ГПМ).

Мультиавтоматы и особенно ГПМ предназначены в первую очередь для изготовления заданного специфицированного комплекта деталей в современных, интегрированных на основе компьютерной техники, производствах.

По достижимой точности обработки различают станки: Н (нормального), П (повышенного), В (высокого), А (особо высокого) и С (мастер-станки с погрешностью 1 мкм) классов точности. В связи с развитием прецизионного машиностроения начато освоение станков еще более высоких классов точности: класса Т (погрешность 0,3 мкм) и класса К (погрешность 0,1 мкм).

По параметрам шероховатости обработанной поверхности могут быть выделены станки: обдирочный, отделочный, доводочный и т.п., а по числу важнейших рабочих органов различают станки: одношпиндельный, двухшпиндельный, многошпиндельный, многорезцовый, двухсуппортный и т.п. или по важнейшему технологическо-конструктивному признаку: шестипозиционный, двухстоечный и т.п.

Различаются станки и по некоторым конструктивным признакам: с круглым столом, двухсторонний, настольный и т.п.

Машины, находящиеся в эксплуатации, образуют парк металлорежущих станков. Чем выше доля автоматизированных станков в парке, тем шире его потенциальные технологические возможности, которые во многом зависят от доли в" нем точного оборудования. Структура парка складывается стихийно и отражает уровень специализации промышленности. Чем выше уровень массового производства, тем больше в парке специальных, специализированных и автоматических станков. Серийное производство базируется в основном на полуавтоматах, станках с программным управлением, гибких производственных модулях и на универсальном оборудовании. Преобладание универсального оборудования в парке свидетельствует о мелкосерийном характере производства в промышленности.

В серийном производстве производительность повышается вследствие концентрации различных видов обработки на одном станке, имеющем в своих магазинах или револьверных (поворотных) головках необходимый запас инструмента, работающего, как правило, последовательно. Стремление снять со станков полностью обработанную деталь с целью резко упростить планирование многономенклатурного серийного производства заставляет объединить в одном станке черновые, получистовые, чистовые и отделочные переходы. При этом сокращается пролежива-ние детали в ожидании следующей операции, снижаются складские запасы полуфабрикатов. Широкая номенклатура обрабатываемых деталей делает важнейшим свойством станка технологическую гибкость ‑ способность быстрого перехода на обработку детали другого наименования.

Классификация металлорежущих станков приведена в табл. 1.1..