Металлорежущие станки. Электрооборудование металлорежущих станков

Общие сведения о металлорежущих станках

Металлорежущий станок – машина, предназначенная для обработки металлических материалов резанием.

Основная классификация металлорежущих станков построена на основе технологических признаков.

В каждую из девяти групп внесены станки по определенному характерному признаку:

1. токарные;
2. сверлильные и расточные;
3. шлифовальные и доводочные;
4. станки для электрофизикохимической обработки;
5. зубо- и резьбообрабатывающие;
6. фрезерные;
7. строгальные, долбежные и протяжные;
8. разрезные;
9. разные станки.

Каждую группу подразделяют на девять типов, характеризующих назначение станков, их компоновку, степень автоматизации или вид применяемого инструмента.

Использование классификации позволяет записать модель станка в виде определенного набора цифр и букв. Первая цифра обозначает номер группы, вторая – тип, последующие одна или две цифры характеризуют какой-либо отличительный параметр.

Буква, стоящая после первой цифры, указывает на модернизацию основной базовой модели станка, а буквы в конце определяют модификацию (класс точности, систему управления и др.).

В станках с программным управлением (ПУ) в обозначение вводят индексы Ц, Т, Ф1–Ф4, которые обозначают, что этот станок с цикловой (Ц) или оперативной (Т) системой, с цикловой индексацией и преднабором координат (Ф1), с позиционной и прямоугольной (Ф2)

Дополнительно станки можно классифицировать по ряду других признаков, например:

• по степени универсальности – специальные, специализированные, универсальные и широкоуниверсальные. Специальные станки предназначены для обработки заготовок одного типоразмера (часто – одной поверхности); специализированные – для обработки заготовок, сходных по конфигурации, но с разными в некотором диапазоне размерами; универсальные – для выполнения значительного числа операций при обработке разнообразных заготовок; широкоуниверсальные – для обработки заготовок особенно большого диапазона работ;
• по степени автоматизации – станки-автоматы, станкиполуавтоматы и станки с ручным управлением. В станкахавтоматах все основные и вспомогательные движения, необходимые для технологического цикла обработки заготовок, осуществляются без вмешательства человека; в станках-полуавтоматах весь цикл обработки заготовок производится автоматически, но для установки заготовок, пуска станка и снятия деталей необходимо вмешательство станочника. Станок с ручным управлением – это, как правило, механизированный станок, который может обладать только одной автоматической функцией (зажим заготовки или подача инструмента).

В зависимости от массы станки разделяют на легкие (до 10 т), средние (до 100 т), тяжелые и особо тяжелые (уникальные) – свыше 100 т.

В зависимости от расположения шпинделя различают станки с вертикальным, горизонтальным и наклонным расположением шпинделя.

Важнейшей характеристикой каждого станка является его геометрическая точность. Допустимые значения норм точности станков и методы их проверки указаны в паспортах. Геометрические неточности отдельных деталей станка вызывают погрешности размеров, форм и взаимного расположения обрабатываемых на нем поверхностей изделия.

В зависимости от точности выполняемых работ станки подразделяют на пять классов:

• нормальной (Н),
• повышенной (П),
• высокой (В),
• особо высокой (А) точности,
• прецизионные (С).

Классификация станочных систем строится на классификации металлорежущих станков, на основе их специализации и возможности встраивания в автоматические линии или станочные системы любой сложности.

При изучении действующих и создании новых станков и станочных систем нужно знать, какие поверхности на них обрабатывают. Все многообразие геометрических, внутренних и наружных поверхностей можно разделить на следующие классы: плоские, вращения, винтовые, зубчатые.

На всех металлорежущих станках обработку поверхностей и придание им формы и размеров детали, предусмотренных чертежом, осуществляют согласованием между собой движения инструмента и заготовки. Снятие припусков с заготовки может быть реализовано перемещением инструмента относительно заготовки или заготовки относительно инструмента, одновременным движением инструмента и заготовки.

Механизмы станков сообщают заготовке и режущему инструменту два основных движения: главное и движение подачи. Главным называют движение, имеющее наибольшую скорость резания v, а движение, скорость которого определяет величину подачи, – движением подачи s.

Скорость резания v (м/с, м/мин) — перемещение в единицу времени произвольной точки, взятой на активной части главной режущей кромки, относительно обрабатываемой поверхности заготовки.

Подача s – перемещение режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки в единицу времени. При токарной обработке различают оборотную подачу, т. е. перемещение режущей кромки инструмента за один оборот заготовки, и минутную подачу s (мм/мин), т. е. перемещение за 1 мин. При этом s = 60sо • n, где n – частота вращения шпинделя, с–1.

Обозначение осей координат и направлений движения рабочих органов в станках связывают с ориентацией обрабатываемой заготовки и инструмента. При программировании операции обработки за основу принимают перемещение инструмента относительно системы координат неподвижной заготовки, оси которой параллельны прямолинейным перемещениям рабочих органов станка.

Ось Z принимается параллельной оси шпинделя. Движение по оси Z в положительном направлении соответствует направлению отвода инструмента от заготовки. Ось X принимается параллельной поперечным направляющим. Положительное движение по оси X соответствует отводу инструмента, установленного на главном резцедержателе поперечных салазок, от оси вращения заготовки. Буквами А, В и С обозначают вращательные движения соответственно относительно осей X, Y и Z и осей, параллельных им.

При назначении элементов режимов резания учитывают характер обработки, тип и размеры инструмента, материал его режущей части, материал и состояние заготовки, тип и состояние оборудования. Обычно режимы резания устанавливают в следующем порядке: глубину резания t при черновой (предварительной) обработке назначают по возможности максимальную, равную всему припуску на обработку или его большей части; при чистовой (окончательной) обработке глубину резания назначают в зависимости от требований точности размеров и параметра шероховатости обработанной поверхности.

Подачу s при черновой обработке выбирают максимально возможную исходя из жесткости и прочности упругой технологической системы, мощности привода станка, прочности твердосплавной пластинки и других ограничивающих факторов, при чистовой обработке — в зависимости от требуемой степени точности и шероховатости обработанной поверхности.

Скорость резания v рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки.

Рис. 1. Обозначение осей координат и направлений движения рабочих органов в станках с ПУ: 1 — токарно-винторезный; 2 — токарноревольверный; 3 — токарно-лобовой; 4 — токарно-карусельный; 5, 6 — горизонтально-расточные; 7 — консольно-фрезерный горизонтальный;

Для осуществления оптимальных режимов резания станки оснащают механизмами регулирования частоты вращения валов и шпинделей, величины подачи столов и суппортов в определенных диапазонах. Различают три способа регулирования частоты вращения: бесступенчатый, ступенчатый и комбинированный.

Чтобы иметь возможность обрабатывать детали любого диаметра в заданных пределах с оптимальной скоростью резания, необходимо бесступенчатое (плавное) регулирование частоты вращения шпинделя, которое достигается применением соответствующего привода (механического, электрического или гидравлического).

Однако пока не разработаны экономически выгодные способы бесступенчатого регулирования для всех областей станкостроения, поэтому современные станки имеют в большинстве случаев приводы со ступенчатым рядом чисел оборотов. Механизмы, осуществляющие ступенчатое регулирование, надежны в эксплуатации и имеют наибольшее распространение.

У станков с прямолинейным движением рабочий орган совершает рабочий ход, когда осуществляется процесс резания, и обратный (холостой) ход, когда движущаяся часть станка возвращается в исходное положение. Рабочий и обратный ходы составляют двойной ход.

Общие сведения об электрооборудовании металлорежущих станков. Совокупность устройств, приводящих в движение рабочие органы металлорежущих станков, называют приводом. Он состоит из двигателя, являющегося источником движения, и механизмов, передающих движение рабочим органам.

В металлорежущих станках электропривод преобразует электрическую энергию в механическую. Различают электропривод главного движения, подач, быстрых перемещений и т. д. В электроприводе применяют двигатели переменного и постоянного тока, чаще асинхронные двигатели переменного трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, который соединяют непосредственно или через ременную передачу с коробкой передач.

Асинхронные двигатели бывают с одной или двумя частотами вращения (например, 50/25, 25/12,5 с–1). В состав электропривода кроме электродвигателя и исполнительных органов станка, с которыми соединен электродвигатель, входят аппаратура управления двигателем, системы электроизмерительных приборов, электрические цепи, аппаратура защиты и др.

Обмотку короткозамкнутого ротора асинхронного электродвигателя (рис. 2, а) выполняют в виде стержней, соединенных между собой кольцами, расположенными на торцах ротора. Обмотки статора асинхронного электродвигателя соединяют в звезду или в треугольник.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором (рис. 2, б) имеют на роторе обмотку, аналогичную статорной.

Рис. 2. Трехфазные асинхронные двигатели: а — с короткозамкнутой обмоткой ротора; б — с фазной обмоткой ротора; 1 — сердечник статора; 2 — трехфазная обмотка статора, включаемая в сеть переменного тока; 3 — сердечник ротора; 4 — контактные кольца для соединения с пусковым или регулировочным реостатом; 5 — фазная обмотка ротора; 6 — короткозамкнутая обмотка ротора

Концы обмотки ротора через контактные кольца и щетки присоединяют к наружной цепи (например, к пусковому резистору).

Машины постоянного тока выполняют с независимым возбуждением или с самовозбуждением. Независимое возбуждение в большинстве случаев электромагнитное, т. е. на полюсах имеется обмотка возбуждения, по которой проходит постоянный ток от постороннего источника. В машинах с самовозбуждением ток для обмотки возбуждения поступает с якоря.

Возможны три варианта соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря: параллельное, последовательное, смешанное. В соответствии с этим различаются машины постоянного тока параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. В последнем случае в машине имеются две обмотки возбуждения.

Двигатели постоянного тока (рис. 3) применяют для бесступенчатого изменения частоты вращения шпинделя станка или ходового винта привода подач. Наиболее часто используют двигатели с параллельным (независимым) возбуждением.

Рис. 3. Двигатель постоянного тока серии П: 1 — вентилятор; 2 — обмотка якоря; 3 — опорное кольцо; 4 — обмотка главного полюса; 5 — сердечник главного полюса; 6 — сердечник ротора; 7 — выводы секций обмотки якоря к коллектору; 8 — присоединение секций обмотки к коллектору; 9 — бракет; 10 — кольцевая траверса

Мощность, необходимую для работы станка, определяют с учетом режимов работы станка, обеспечения его высокой производительности, экономичности и безопасности обслуживания.

В связи с большим количеством различных конструкций станков и их модификаций, работающих в разных режимах, мощность электродвигателей определяют, анализируя графики нагрузки этих станков. Так, станки универсальные токарные, фрезерные и другие, работающие в цехах мелкосерийного производства (например, в ремонтно-механических цехах), имеют длительный режим работы с малоизменяющейся нагрузкой.

Для продольно-строгальных станков и других, работающих в длительном режиме и с переменной нагрузкой, мощность электродвигателей определяют по графику нагрузки методом средних потерь или эквивалентных величин. Сверлильные и заточные станки, автоматы и другие работают в повторно-кратковременном режиме, характеризуемом коэффициентом продолжительности включения (ПВ).

В электросхемах станков, кроме электродвигателей, указывают все электрические аппараты. Электрическими аппаратами называют электротехнические устройства, предназначенные для включения и отключения, управления, регулирования и защиты электрооборудования и участков электрических цепей.

Они осуществляют соединение или разрыв электрической цепи посредством электрических контактных соединений. Место соприкосновения элементов электрических соединений называют электрическим контактом. Детали, посредством которых образуется электрический контакт, называют контактами.

Рубильники и переключатели являются ручными неавтоматическими аппаратами управления. Рубильники и переключатели с центральной рукояткой (типов Р, П) служат только для отключения предварительно обесточенных цепей. Аппараты с боковой рукояткой, боковым и центральным рычажным приводами (РБ, РПЦ, ППЦ) могут коммутировать электрические цепи под нагрузкой. Рубильники изготовляют одно-, двух- и трехполюсными, а также с боковой рукояткой и защитным кожухом.

Широко применяют совмещенный рубильник-предохранитель в закрытом стальном ящике с откидной крышкой (рис. 4, корпус блока условно снят).

Рис. 4. Рубильник-предохранитель: 1 — предохранитель; 2 — контактная стойка; 3 — рукоятка

Достоинствами этой конструкции являются компактность и безопасность обслуживания. В отключенном состоянии предохранители 1 не находятся под напряжением и могут быть сняты. Включить рукоятку 3 рубильника можно лишь при закрытой крышке, а открыть крышку – при отключенном рубильнике. Провода от сети подсоединяют только к верхним контактным стойкам 2 рубильника.

Пакетные выключатели (рис. 5) и переключатели применяют как коммутационные аппараты в цепях переменного тока напряжением до 440 В, частотой 50 и 60 Гц и в цепях постоянного тока (220 В). Их выпускают на один, два или три полюса в виде пакетов из изолирующего материала, внутри которого монтируют подвижные плоские скользящие контакты.

Кнопки управления (рис. 6) применяют для дистанционного управления электромагнитными пускателями и контакторами.

Рис. 5. Пакетный выключатель: 1 — рукоятка; 2 — валик; 3, 5 — неподвижные и подвижные контакты; 4 — кольцо-пакет; 6 — стяжная шпилька; 7 — крышка; 8 — упор; 9 — пружина; 10 — фиксирующий выступ; 11 — дугогасительная шайба

Рис. 6. Кнопочный элемент: 1 — толкательная головка; 2 — верхняя пара контактов; 3 — подвижный контакт; 4 — нижняя пара контактов; 5 — стержень

Для автоматического включения, отключения или переключения электрических цепей в зависимости от промежуточного или конечного положения подвижных рабочих органов станка применяют путевые и конечные выключатели.

Выключатель (рис. 7) имеет корпус 7 с крышкой 8, в котором на стойке 1 из диэлектрика укреплены неподвижные 2 и подвижные 4 (мостиковые) контакты. При воздействии подвижного органа станка на штифт 6 вместе с ним перемещается стержень 3 с контактами 4.

Рис. 7. Конечный выключатель: 1 — стойка; 2 — неподвижные контакты; 3 — стержень; 4 — подвижные контакты; 5 — пружина; 6 — штифт; 7 — корпус; 8 — крышка

Воздушный выключатель (автомат) предназначен для автоматического размыкания электрических цепей при ненормальных режимах и для нечастых оперативных переключений при нормальных режимах работы. При определенных условиях он, наряду с функциями аппарата защиты, может совмещать функции рубильника.

В автоматах для гашения дуги используют воздух, поэтому автоматы называют воздушными (рис. 8).

Рис. 8. Воздушный автомат: 1 — главные контакты; 2 — дугогасительная система; 3 — привод; 4 — механизм свободного расцепителя; 5 — расцепитель; 6 — вспомогательные контакты

В автомате различают следующие основные элементы: контакты с дугогасительной системой, привод, механизм свободного расцепления, расцепители и вспомогательные контакты.

Контакты аппаратов, рассчитанные на длительные номинальные токи и воздействие дуги при отключении токов короткого замыкания, замыкают с помощью ручного или механического привода.

Размыкание контактов происходит автоматически в случае изменения состояния цепи. Дугогасительная система предназначена для гашения дуги, возникающей при отключении цепи автоматом.

Устройство, с помощью которого размыкается цепь при отклонении электрических параметров за установленные пределы, называют расцепителем. Чаще всего оно представляет собой электромагнитные термобиметаллические механизмы, а также электронные устройства серий электротехнического назначения.

Механизм свободного расцепления обеспечивает отключение автомата даже тогда, когда рукоятку удерживают во включенном положении. Вспомогательные контакты служат для переключения в цепях управления, блокировки и сигнализации при изменении положения автомата.

Аппараты, предназначенные для дистанционного частого включения или отключения силовых цепей при нормальном режиме работы, называют контакторами.

Конструкция трехполюсного контактора переменного тока показана на рисунке 9.

Рис. 9. Трехполюсный контактор переменного тока: 1 — сердечник; 2 — катушка; 3 — якорь; 4 — валик

Электромагнитная система контактора переменного тока состоит из катушки 2, неподвижного сердечника 1 и якоря 3, укрепленного на валике 4. При включении катушки контактора в сеть переменного тока якорь притягивается к сердечнику, при этом валик контактора, на котором укреплены подвижные силовые контакты, поворачивается, и главные контакты замыкаются.

Магнитные пускатели — устройства, состоящие, как правило, из трехполюсного контактора, встроенных тепловых реле и вспомогательных контактов.

Принцип работы схемы магнитного пускателя с катушкой на 220 В тот же, что и с катушкой на 308 В (рис. 10, 11).

Рис. 10. Нереверсивная схема магнитного пускателя с катушкой на 220 В КМ1

Рис. 11. Реверсивная схема магнитного пускателя с катушкой на 380 В

Тепловые реле служат для защиты электроприемников от перегрузок. Устройство однофазного теплового реле ТРП показано на рисунке 12. При нагреве U-образного биметаллического элемента 3 его свободный конец, перемещаясь, уменьшает наклон пружины 2, которая удерживает в равновесии контактное коромысло 1. Когда пружина наклонится в противоположную сторону, равновесие коромысла нарушится.

Оно резко повернется по ходу часовой стрелки и разомкнет контакты. Реле имеет устройство плавной регулировки тока срабатывания в пределах ±25 % номинального тока. Промышленность выпускает однофазные и двухфазные реле РТП. Оба типа реле широко используют комплектно с пускателями и контакторами.

Рис. 12. Тепловое реле ТРП: 1 — контактное коромысло; 2 — контактная пружина; 3 — биметаллический элемент; 4 — кнопка возврата пружины; 5 — указатель регулятора уставок; 6 — нагреватель; 7 — зажим главной цепи; 8 — зажим цепи управления; 9 — механизм регулирования уставки; 10 — контакты

Рассмотренные выше аппараты используются в электрооборудовании станков, а взаимодействие их определяется принципиальной электрической схемой.

На рисунке 13 представлена принципиальная схема электрооборудования токарного станка мод. 16К20. Она обеспечивает управление четырьмя электродвигателями: главного привода М1, быстрых перемещений М2, электронасоса М3 и гидростанции М4 (при наличии гидросуппорта).

Для пуска электродвигателей М1 и М4 нажимают кнопку S4, которая замыкает цепь катушки контактора К1, переводя его на самопитание. Остановку электродвигателя главного привода М1 осуществляют нажатием кнопки S3.

Рис. 13. Принципиальная электрическая схема токарного станка мод. 16К20

Электродвигателями М1 и М2 управляют путем нажатия толчковой кнопки, встроенной в рукоятку фартука и воздействующей на конечный выключатель S8. Пуск и остановка электродвигателя М3 осуществляются переключателем S7. Электродвигатели М3 и М1 сблокированы и включение М1 возможно только после замыкания контактов пускателя К1.

Холостой ход электродвигателя М1 в схеме ограничивает реле времени К3. При нейтральных положениях рукояток включения фрикционной муфты главного привода нормально закрытый контакт конечного выключателя S6 замыкается и включает реле времени К3, которое с установленной выдержкой времени отключает электродвигатель Мl.

В электросхеме предусмотрены блокировочные устройства. Если ошибочно пытаются открыть дверь электрошкафа работающего станка, то срабатывает путевой выключатель S1, который возбуждает катушку дистанционного расцепителя F1, в результате чего автоматический выключатель отключает электрооборудование станка от сети, одновременно индикатор напряжения (лампа) Н3 гаснет. Если при работе открывают кожух сменных колес, срабатывает микропереключатель S5, который отключает электродвигатель Мl.

При проведении пусконаладочных работ переключатель S2 устанавливают в положение 1, а при их окончании — в положение 2, иначе при закрывании двери электрошкафа отключится вводный автоматический выключатель.

В электросхеме предусмотрено подключение лампы Н2 для освещения рабочей зоны станка, которая включается выключателем S9. Двигатели от перегрузок защищены тепловыми реле F5, F6, F7. Электроаппаратуру управления станком помещают в электрошкаф. Соединительные провода между шкафом управления и электроаппаратами, расположенными в станке и вне его, размещают в металлических трубах или в металлорукавах.

Общие сведения об исполнительных органах гидро- и пневмосистем станков. Исполнительные органы предназначены для преобразования энергии масла в гидросистеме (или сжатого воздуха в пневмосистеме) в механическую энергию, используемую для перемещения рабочих органов станка, и поэтому их принято называть гидродвигателями (или пневмоприводами). К ним относят гидроцилиндры, роторные, пластинчатые гидродвигатели и др.

Для получения угловых периодических движений применяют пластинчатые поворотные гидродвигатели.

Гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с возвратнопоступательным (прямолинейным) движением исполнительных органов станка. В зависимости от направления движения исполнительных органов станка их классифицируют на одностороннего и двустороннего действия.

В гидроцилиндрах одностороннего действия движение исполнительных органов станка (выходного звена) возможно только в одном направлении. В гидроцилиндрах двустороннего действия движение исполнительных органов станка (выходного звена) возможно в двух противоположных направлениях.

Схема гидропривода приведена на рисунке 14.

Рис. 14. Схема гидропривода: 1 — бак; 2 — насос; 3 — трубопровод; 4 — гидрораспределитель; 5 — рукоятка; 6 — манометр; 7 — трубопроводы к гидродвигателю; 8 — гидродвигатель; 9 — лопасть; 10 — упор; 11, 13, 14 — трубопроводы; 12 — клапан

Из бака 1 жидкость поступает в насос 2 и далее по трубопроводу 3 под давлением – в гидрораспределитель 4, а из него по трубопроводу 7 в гидродвигатель 8 – лопастный цилиндр, который соединен с механизмом зажима заготовки. Направления вращения лопасти 9 цилиндра изменяют рукояткой 5 (или электромагнитом вместо нее) гидрораспределителя.

По аналогичной схеме работает пневмопривод с той лишь разницей, что воздух под давлением может подаваться также из централизованной пневмосети, а отработанный воздух и утечки выбрасываются в атмосферу. Постоянное по скорости движение электродвигателя насоса 2 преобразуется в изменяемое по скорости и направлению движение гидроили пневмодвигателя.

Гидронасос, фильтр, клапаны, гидрораспределители, исполнительные силовые агрегаты называют элементами гидросистемы. Неподвижные элементы соединяют металлическими бесшовными трубами, а подвижные – резинотканевыми и пластмассовыми трубами.

Пневмоприводы по конструкции силовой части делят на поршневые (пневмоцилиндры) и диафрагменные (пневмокамеры). Поршневые цилиндры применяют, когда необходим большой ход штока. По принципу действия поршневые цилиндры не отличаются от поршневых гидроцилиндров.

Пневмокамеры применяют, когда шток при небольшом ходе должен передавать значительные усилия (например, зажимным устройствам). Пневмокамеру (рис. 15) крепят к корпусу устройства фланцем с болтами 6. Сжатый воздух при подаче попадает через отверстие 1 в бесштоковую полость пневмокамеры, которая образуется с одной стороны крышкой 2, а с другой – эластичной диафрагмой 3, зажатой крышкой по наружному диаметру D и по внутреннему диаметру d диском 4 со штоком 5.

Рис. 15. Пневмокамера двустороннего действия: 1, 7 — отверстия для трубок, подающих воздух; 2 — крышка; 3 — диафрагма; 4 — диск; 5 — шток; 6 — болт 

. Назначение и классификация автоматических станочных систем

Автоматическими называются поточные линии станков и агрегатов, связанных в единую систему, в которой весь комплекс технологических процессов происходит без прямого участия рабочего; последний лишь контролирует и налаживает оборудование.

Область применения автоматических линий – массовое производство устойчивых по конструкции изделий. Их используют в различных отраслях машиностроения с довольно широкой номенклатурой операций: сверлильно-расточных, резьбонарезных, литейных, сварочных и термических.

В автоматические линии могут входить агрегаты, осуществляющие покрытие, взвешивание, упаковку и другие вспомогательные работы.

Классификация атоматических линий по ряду принципов. В зависимости от величины штучного выпуска деталей применяются однопоточные (последовательного действия) и многопоточные (параллельно-последовательного действия) линии.

По роду станков различают автоматические линии, скомпонованные из станков, специально построенных для данной линии: агрегатных; универсальных станков, специально модернизированных и автоматизиронных для встройки в автоматическую линию.

По способу передачи обрабатываемых деталей со станка на станок различной линии: со сквозным транспортированием с проходом детали сквозь места зажима (применяются при обработке корпусных деталей на агрегатных станках); с верхним транспортированием; боковым; комбинированным; с роторным транспортированием, применяемым в роторных линиях.

По расположению оборудования различают замкнутые и незамкнутые автоматические линии. Замкнутые линии бывают круговые (станки-комбайны) и прямоугольные. Большинство автоматических линий имеет незамкнутое расположение оборудования: прямолинейное, Г-образное, П-образное и др.

Детали, подлежащие обработке на автоматических линиях, прежде всего должны быть технологичными. Заготовки для них должны иметь удобные базы для установки и фиксации в приспособлениях. Конструкция детали должна отвечать требованиям ритмичной обработки, т. е. обеспечивать приблизительно равное время выполнения отдельных операций.

Режущий инструмент выбирают в соответствии с технологией обработки. Обычно применяют нормальный или специальный инструмент: однолезвийный, многолезвийный, а также комбинированный в виде целых блоков.

Важными факторами, от которых может зависеть рентабельность автоматической линии, являются режим обработки и стойкость инструмента. Поскольку количество одновременно работающих инструментов на линии велико, выход из строя одного из них, смена или подладка вызывают остановку всего автоматизированного участка.

Оптимальную стойкость инструмента и, следовательно, режимы резания устанавливают опытным путем; намечаются возможности расчета этих факторов. В действующих автоматических линиях режимы резания установлены с таким расчетом, чтобы инструмент работал без переточки всю смену, а в отдельных случаях – только до обеденного перерыва, во время которого затупившийся инструмент можно заменить.

Автоматическая линия представляет собой ряд согласованно работающих по принципу поточного производства взаимосвязанных и автоматически управляемых станков, контрольных механизмов и транспортных устройств, с помощью которых осуществляется обработка деталей по заранее заданному технологическому процессу без участия рабочего.

Автоматическим станочным линиям предшествовали многопозиционные станки-автоматы и многопозиционные агрегатные станки. На данных станках можно выполнять несколько различных операций по обработке деталей. В связи с тем, что сложность изготовляемых деталей всегда связана с множеством операций, требуется и более сложная конструкция многопозиционных станков-автоматов и агрегатных станков.

Это вызывает значительное удорожание их изготовления, что экономически невыгодно, а поэтому возникла необходимость перехода от многопозиционных станков к автоматическим линиям. В автоматических линиях количество операций, выполняемых при обработке, может быть значительным; оно зависит от конструкции детали и процесса ее обработки.

Система автоматических станков. Система автоматических металлорежущих станков, связанных автоматическими и транспортными устройствами и единой системой управления, называется автоматической линией. Автоматическая линия состоит из станков-автоматов; автоматически передвигающегося транспортера, служащего для перемещения обрабатываемых деталей и возвращения приспособлений в исходное положение; механизмов фиксации и зажима устройств для накопления и питания линий; механизмов для осуществления поворота обрабатываемых деталей, если это необходимо по условиям обработки устройств для очистки линии от стружки; аппаратуры управления автоматической линией.

В зависимости от назначения автоматические линии разнообразны по конструкторскому оформлению и структуре. Они классифицируются как по наличию и расположению загрузочно-бункерных устройств, так и по принятой системе транспортирования заготовок.

По наличию и расположению загрузочно-бункерных устройств автоматические линии разделяются на три основных типа.

1. Автоматические линии, не имеющие бункерных устройств, являются прямоточными. Обычно эти линии применяются для обработки крупных деталей, например, коробки скоростей блока цилиндров и др. Здесь обрабатываемую деталь рабочий устанавливает и закрепляет на транспортере или в приспособлении. Далее с помощью транспортера деталь перемещается последовательно с одной рабочей позиции на другую на величину t. Снятие готовой детали с транспортера может производиться автоматически или вручную.
2. Бункерно-прямоточная автоматическая линия и поточно-автоматическая линия с приемниками-накопителями предназначены для запасов неполностью обработанных деталей. Эти станочные линии отличаются от безбункерной тем, что вся линия делится на отдельные участки, между которыми помещены промежуточные приемники-накопители запасов неполностью обработанных деталей.
3. Бункерная автоматическая линия, состоящая из группы металлообрабатывающих станков с автоматическим бункерным питанием, связанных автоматическими транспортерами. К недостатку автоматических линий, не имеющих промежуточных бункерных устройств, можно отнести то, что при выходе из строя одного из агрегатов вся линия будет остановлена. При наличии бункерной системы в автоматических линиях при выходе из строя одного из агрегатов остальные участки продолжают работать в результате наличия запасов заготовок в промежуточных бункерах.

Движение процесса автоматической сборки. Любой процесс автоматической сборки может быть разделен на следующие элементарные движения:

• подача деталей к месту сборки;
• ориентация деталей относительно друг друга;
• сопряжение деталей;
• закрепление деталей;
• транспортирование собранного подузла на последующую операцию сборки.

Подача деталей к месту сборки представляет собой один из самых несложных процессов сборки и заключается в перемещении деталей из питательных лотков или магазинов бункерных загрузочных устройств к сборочной позиции.

Ориентация деталей относительно друг друга на сборочной позиции является наиболее характерным процессом автоматической сборки. В этом цикле движений детали должны расположиться относительно друг друга так, чтобы их можно было последующим движением беспрепятственно собрать.

Иными словами, детали должны быть поставлены относительно друг друга в такое положение, в котором при любых размерах деталей, лежащих в пределах допуска, они могли бы войти в соединение друг с другом. В изучении условий расположения деталей перед сборкой или ориентации их и заключается основная часть теории автоматической сборки.

Сопряжение деталей представляет собой процесс, в результате которого осуществляется сборка, т. е. одна деталь вступает в соединение с другой или несколькими другими деталями. Можно различить следующие виды сопряжений:

• а) свободное – детали входят в соединение с зазором;
• б) напряженное – детали вводятся в соединение с натягом; в) винтовое – одна из деталей представляет собой винт, а другая – гайку.

В некоторых случаях сборки, после ввода деталей в соединение, требуется произвести дополнительные операции, закрепляющие осуществленное сопряжение. К таким операциям относятся клепка, развальцовка, сварка и пайка.

Упрощенными видами сборки, при которых сопряжения деталей не требуется, являются:

• а) стапелирование – детали располагаются относительно друг друга в определенном положении;
• б) расфасовка – детали располагаются относительно друг друга в непосредственной близости в общем помещении.

Стапелирование и расфасовка обычно сопровождаются подсчетом деталей.

Транспортирование собранного подузла на последующую операцию сборки не представляет собой сложности и осуществляется транспортными механизмами обычного типа.

Ориентация отдельных деталей в пространстве. Детали входят в соединение друг с другом цилиндрическими поверхностями или реже – плоскостями. В соответствии с этим рассмотрим следующие случаи ориентации:

1. по одной наружной цилиндрической поверхности;
2. по двум наружным цилиндрическим поверхностям с параллельными осями;
3. по двум наружным цилиндрическим поверхностям с перпендикулярными (пересекающимися) осями;
4. по одной внутренней цилиндрической поверхности;
5. по двум внутренним цилиндрическим поверхностям с параллельными осями;
6. по одной наружной и по одной внутренней цилиндрическим поверхностям с перпендикулярными осями;
7. ориентация пластины по плоскостям;
8. ориентация по одной плоскости и одной наружной цилиндрической поверхности;
9. по одной плоскости и одной внутренней цилиндрической поверхности.

Перечисленные случаи ориентации, конечно, не исчерпывают разнообразных сочетаний поверхностей, особенно, если учесть, что в процессе сборки, состоящей из нескольких операций, детали последовательно наращиваются (собираются) на частично собранный подузел. Однако разбор этих случаев позволит решать и иные задачи.

Ориентация по одной наружной цилиндрической поверхности может производиться либо в призмах, либо по габариту.

В таком случае ориентацию по оси (в центрах) или по торцам (в чашках) приходится отбросить, так как концы валика должны быть свободны для ввода его в соединение.

При ориентации валика в призмах можно различать два случая. Первый, когда валик забирается из питательного лотка призмой и доводится до плоского неподвижного упора, и второй, когда валик забирается плоским толкателем и доводится до неподвижного упора в виде призмы.

К способам ориентации необходимо предъявить следующее требование: колебание размеров детали в пределах допуска должно мало отражаться на ее положении. Подходя к оценке способов ориентации валика в призмах с этой точки зрения, можно сделать вывод, что первый случай (неподвижный плоский упор) лучше, так как центр валика переместится при изменении размера цилиндра на половину величины этого изменения.

Ориентация валика по габариту, т. е. расположение валика в питателе, имеющем отверстие, равное наружному диаметру валика, значительно хуже установки по призмам, так как отверстие, в котором располагается валик, несколько больше его наружного диаметра и неизвестно, какое положение в этом отверстии занимает валик.

Ориентация детали или подузла по двум цилиндрическим поверхностям с параллельными осями может производиться либо по клину и плоскости, либо по габариту. С помощью рассуждений, аналогичных предыдущим, можно сделать вывод, что лучшим способом установки является ориентация с неподвижной плоскостью и передвижным клином.

Установка по габариту для двух цилиндрических поверхностей с параллельными осями является менее надежной и, следовательно, менее желательной, чем для одной цилиндрической поверхности, так как диаметры отверстий в толкателе должны быть увеличены и за счет колебания расстояния между осями.

Ориентация по двум наружным цилиндрическим поверхностям с пересекающимися осями может производиться в двух призмах, причем нижняя призма должна иметь возможность смещения, а верхняя – поворота относительно собственной оси.

Установка по одной внутренней цилиндрической поверхности может производиться только по габариту с помощью штифта. Штифт рекомендуется выполнять трехгранным с концом, заточенным на конус. Это дает возможность применить отдельные детали.

Такого рода установку можно использовать даже для прессовых соединений, так как вводимая в отверстие деталь при этом не сможет войти в трехгранное отверстие плиты, на которой осуществляется сборка (запрессовка). Устройство механизма, управляющего движением центрирующего штифта, должно быть таким, чтобы гарантировать обязательный вывод штифта после сопряжения.

Ориентировка по двум внутренним цилиндрическим поверхностям с параллельными осями может производиться либо двумя трехгранными штифтами, либо трехгранным и ромбическим.

Ориентировка по одной наружной и одной внутренней цилиндрической поверхностям с перпендикулярными (пересекающимися) осями производится так, что наружная поверхность ориентируется по призме, а внутренняя – по трехгранному штифту. При этом наружная цилиндрическая поверхность будет лежать только на одной стороне призмы, что допустимо.

Ориентация пластины по плоскостям производится либо по трем жестким упорам двумя толкателями, либо, что более удобно, по двум упорам одним самоустанавливающимся толкателем.

Ориентация по одной плоскости и одной наружной цилиндрической поверхности может производиться по неподвижной призме и плоскому толкателю либо по плоскому упору и призматическому толкателю. Первый способ установки менее точный, но конструктивно более удобный.

Ориентация по одной плоскости и одной внутренней цилиндрической поверхности производится по трехгранной призме и упору.

В ряде случаев ориентацию деталей или собранных подузлов приходится разбивать на два этапа: а) предварительная установка; б) окончательное центрирование. В качестве примера можно привести ориентацию пластины.

Этап предварительной установки будет заключаться в перемещении пластины от питательного лотка или магазина к месту сборки плоским толкателем без ее точной установки. При этом пластина должна занять такое положение, при котором заточенные на конус концы центрирующих штифтов обязательно зайдут в отверстие пластины. Окончательная, точная ориентировка или центрирование пластины осуществляется по двум отверстиям центрирующими штифтами.

Устройства для автоматического контроля. Разработка новых высокопроизводительных методов и все шире внедряющаяся автоматизация технологических процессов обработки деталей машин привели к существенному снижению трудоемкости их изготовления.

Повышение требований к качеству продукции, точности изготовления деталей машин вызывает необходимость повышать точность их измерений (контроля). Следовательно, задача роста производительности труда и качества продукции в машиностроении неразрывно связаны с повышением производительности и точности процессов контроля. Решение этих задач возможно лишь путем автоматизации контроля.

В устройствах автоматического контроля процесс получения и обработки информации об объекте контроля автоматизирован, т. е. совершается по заданной программе без участия человека. Результаты контроля используются для приведения в действие исполнительных органов автоматических систем.

Внедрение автоматического контроля наряду с повышением производительности труда и сокращением количества контролеров приводит к устранению субъективных погрешностей, что повышает объективность, точность контроля и качество продукции.

Контроль является неотъемлемой и важной частью технологического процесса. Основное назначение технического контроля во всех его разновидностях – следить за ходом технологического процесса, регулируя качество продукции. Контроль выявляет нарушения нормального хода процесса, образующиеся на выходе контролируемых параметров объектов контроля за установленные границы. На основе информации, полученной по результатам контроля, производится подналадка, т. е. регулируется ход процесса.

Рабочий на токарном или шлифовальном станке периодически проверяет текущий размер детали при работе методом пробных проходов и в зависимости от результатов контроля устанавливает инструмент для получения заданного окончательного размера.

При работе по методу настроенного станка рабочий и наладчик периодически проверяют размеры обработанных на станке деталей и при необходимости вносят изменения в его настройку.

Контрольные операции, предписанные технологическим процессом, производятся персоналом отделов технического контроля в контрольных пунктах либо после выполнения данной операции (операционный контроль), либо после окончательного изготовления детали (окончательный контроль).

Информация, полученная в результате контроля параметров процесса, передается для осуществления подналадки процесса через различные промежутки времени в зависимости от формы и места контроля в технологическом процессе. Промежуток времени, протекающий от момента выхода параметра детали, обрабатываемой на станке, за установленные пределы до момента наладки станка по результатам информации, полученной при контроле, называется периодом подналадки.

Повышение уровня автоматизации оборудования и контроля привело к созданию металлорежущих станков с автоматической подналадкой по результатам контроля детали сразу после прекращения обработки. В таких станках регулирование процесса обработки производится автоматически и период подналадки становится минимальным.

В рассмотренных примерах расположение средств контроля в технологическом процессе и способ передачи информации, полученной в результате контроля и использования ее для регулирования процесса, различны.

Средства контроля. Автоматические средства контроля можно разделить на средства пассивного (приемочного) и активного (управляющего) контроля.

Средства пассивного автоматического контроля производят приемку и разбраковку (рассортировку) деталей с большим сдвигом во времени после их изготовления; отделяют бракованные детали, не допуская их проникновения на сборку, и обеспечивают таким способом качество продукции.

Средства пассивного контроля не воздействуют непосредственно на ход технологического контроля. Полученная информация используется для регулирования процесса при значительной величине периода подналадки. Пассивный контроль не предупреждает появление брака.

Средства активного автоматического контроля непосредственно связаны с ходом технологического процесса и активно в него вмешиваются, регулируя параметры обрабатываемых деталей. Они управляют движениями исполнительных органов станков по результатам контроля обрабатываемых размеров деталей до, в процессе или после обработки.

Активный контроль предупреждает появление брака. Оператор и наладчик освобождаются от непрерывного наблюдения за ходом технологического процесса, становится возможным многостаночное обслуживание. Повышаются производительность труда за счет сокращения вспомогательного времени и точность обработки.

Активный автоматический контроль является прогрессивным, однако при внедрении его возникает ряд трудностей. Подавляющее большинство станков действующего парка основано на ручном управлении и не может быть включено в систему активного контроля без существенной модернизации, которую трудно провести силами завода-потребителя.

Применение автоматов пассивного контроля экономически наиболее оправдано при необходимости рассортировки деталей на группы внутри поля допуска для селективной сборки.

Весьма рационально также встраивание контрольных автоматов в автоматические станочные линии. В таком случае контрольный автомат непосредственно воздействует на ход технологического процесса, т. е. превращается в средство активного контроля.

Средства контроля по степени автоматизации можно разделить на неавтоматические, полуавтоматические и автоматические.

Механизированные средства контроля (контрольные приспособления) относятся к классу неавтоматических. Они применяются для последовательного (одномерные) или одновременного (многомерные) контроля различных параметров качества (отклонений размеров, геометрической формы, расположения поверхностей и др.) деталей.

В полуавтоматических средствах процесс контроля и сортировки осуществляется автоматически. Не автоматизирована лишь загрузка деталей. Автоматические и полуавтоматические средства контроля представляют собой измерительные системы.

Измерительной системой называют совокупность средств измерения (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи и предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления.

Измерительный прибор – это средство измерений, вырабатывающее сигналы измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь – средство, вырабатывающее сигналы измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Автоматические системы в зависимости от выполняемой ими задачи могут быть разделены на системы автоматического контроля, автоматического управления и автоматического регулирования технологических процессов. Они представляют собой сложные устройства, состоящие из различных механических, гидравлических, электрических и других звеньев.

Однако все звенья, составляющие автоматическую систему, по выполняемым ими функциям могут быть разделены на типовые функциональные элементы, тогда системы представлены в виде функциональных блок-схем, характеризующих последовательность воздействий в их структурной цепи. Элемент воспринимает измерительный сигнал от объекта контроля и реагирует на изменение измеряемой величины.

Воспринимающими элементами измерительных систем для контроля размеров деталей являются измерительные стержни, измерительные губки, рычаги и др.

Задающие элементы служат для установки значения величины, характеризующей управляемый процесс, закона ее изменения или порядка воздействия на управляемый процесс. Задающими элементами автоматических измерительных систем являются, например, регулировочные винты неподвижных контактов преобразователей, определяющие предельные размеры контролируемой детали или заданную величину окончательного размера детали, обрабатываемой на станке, и др.

Элемент сравнения осуществляет сравнение величин воздействия, полученных от воспринимающего и задающего элементов, и передает сигнал на преобразующий элемент.

Измерительный элемент воспринимает преобразованные воздействия контролируемого объекта и фиксирует числовые значения изменений контролируемой величины на показывающем, регистрирующем или цифровом отсчетном устройстве. Исполнительный элемент воздействует на рабочие органы управляемого объекта, осуществляя конечное преобразование энергии, получаемой от преобразующего элемента. Например,

электромагнит преобразует электрическую энергию в механическую, перебрасывая заслонку сортировочного устройства, или переключает золотники гидравлической системы, управляющей рабочим органом станка.

Автоматические средства пассивного контроля выполняют задачу автоматического контроля. Они подразделяются на контрольные автоматы, осуществляющие после ряда вспомогательных операций автоматический контроль и сортировку изделий на годные и брак, и контрольно­сортировочные, выполняющие кроме указанных функций сортировку годных изделий на две и более группы.

Функциональная блок-схема контрольных и контрольносортировочных автоматов имеет разомкнутую цепь воздействий от контролируемого объекта без обратной связи. Обратной связью называют дополнительную связь, направленную от выхода к входу процесса.

Системы активного автоматического контроля в процессе обработки выполняют задачу управления процессом. Контролируется размер обрабатываемой детали и в зависимости от его значения путем передачи воздействий от исполнительного элемента на рабочий орган станка переключаются режимы и прекращается обработка.

Функциональная блок-схема системы активного контроля в процессе обработки также имеет разомкнутую цепь воздействий, так как функции регулирования размера выполняются наладчиком. Рабочий орган станка работает на основе внешних воздействий от программного устройства.

Система активного контроля с автоматической подналадкой станка выполняет задачу регулирования процесса. Контролируется размер обработанной детали и в зависимости от его значения при необходимости путем передачи воздействий от исполнительного элемента на корректирующий блок осуществляется подналадка станка.

Новые машины и аппараты облегчают и заменяют физический труд человека. Однако до недавнего времени почти все, даже наиболее совершенные, механизмы и приборы предназначались для выполнения весьма разнообразных, но только исполнительных функций. Область умственной деятельности, психика, сфера логических функций человеческого мозга казались совершенно недоступными механизации.

Современный уровень развития радиоэлектроники позволяет ученым и инженерам ставить и разрешать задачи создания новых устройств, которые освобождают человека от необходимости следить за производственным процессом и направлять его, т. е. заменяют оператора, диспетчера.

Появился новый класс машин – управляющие машины. Они могут выполнять самые разнообразные и часто довольно сложные задачи управления производственными процессами. Создание управляющих машин позволяет перейти от автоматизации отдельных станков и агрегатов к комплексной автоматизации конвейеров, цехов, целых заводов.

Автоматические рабочие машины и системы автоматических машин можно разделить на следующие виды.

Автомат – это машина, на которой все работы неоднократно осуществляются без непосредственного участия человека, т. е. автоматически.

Если эта машина представляет собой металлорежущий станок, то на ней как минимум автоматически выполняются:

• ввод заготовок в рабочую зону, ориентация их, установка и закрепление;
• все операции по непосредственному воздействию на заготовку, т. е. обработка;
• все вспомогательные движения рабочих органов (холостые перемещения суппортов, столов, салазок, бабок и т. п.);
• снятие обработанных изделий;
• удаление отходов (стружки) из зоны обработки.

При этом человек осуществляет наладку автомата, заполнение заготовками и необходимыми материалами загрузочных устройств, периодический контроль обработки и подналадку, а также смену инструмента при его затуплении.

Полуавтомат отличается от автомата тем, что он автоматически выполняет только один рабочий цикл и для его повторения требуется вмешательство рабочего. Например, металлорежущий полуавтомат обычно не имеет автоматической загрузки, и рабочий должен в начале каждого цикла вручную установить и закрепить заготовку, пустить станок в ход, а иногда и снять обработанное изделие.

Здесь человек осуществляет только функции наладки, наблюдения и регулирования, в некоторых случаях (пока в большинстве) – контроль обработки и подналадку, а также смену инструмента при его затуплении.

На рисунке 37 показана схема автоматической станочной линии с программным управлением.

Рис. 37. Схема автоматической линии с программным управлением: 1 — загрузочный бункер; 2, 10 — транспортеры; 3, 9, 12 — перекладчики; 4 — фуговальный станок СФ-4; 5 — приводные вальцы; 6 — торцовобазовый станок; 7 — четырехсторонний строгальный станок;

Шлифовальные станки

Классификация. По принятой классификации группу станков, работающих абразивным инструментом, обозначают цифрой 3 (первая цифра в обозначении модели). Вторая цифра указывает тип станка:

• 1 – круглошлифовальные;
• 2 – внутришлифовальные;
• 3 – обдирочно-шлифовальные;
• 4 – специализированные шлифовальные;
• 5 – продольно-шлифовальные;
• 6 – заточные;
• 7 – плоскошлифовальные с прямоугольным или круглым столом;
• 8 – притирочные и полировальные;
• 9 – разные станки, работающие абразивным инструментом.

Если необходимо указать, что рассматриваемая конструкция станка усовершенствована, т. е. принадлежит к новому поколению станков, то в условное обозначение вводят букву, например А (3А64).

Специальные станки обозначают, как правило, условными заводскими номерами. Этот шифр станка не дает конкретных сведений о нем, следовательно, необходима дополнительная информация. Она обычно изложена в паспорте станка.

Станки шлифовальной группы современных моделей предназначены для изготовления деталей с малыми отклонениями формы, размеров, малыми параметрами шероховатости поверхности и отличаются высокой производительностью.

Обработку резанием, выполняемую множеством абразивных зерен, называют абразивной.

Шлифование – это резание металлов абразивными кругами. При шлифовании главными движениями резания являются движения инструмента. Различают шлифование периферией абразивного круга и торцом круга. В первом случае режущей частью является наружная поверхность круга, а во втором – торец круга.

В зависимости от расположения и формы обрабатываемой заготовки шлифование подразделяют на следующие виды: наружное – обрабатывается наружная поверхность заготовки; внутреннее – обрабатывается внутренняя поверхность заготовки; плоское – обрабатывается плоская поверхность; профильное – обрабатывается поверхность, образующая которой представляет собой кривую или ломаную линию.

Шлифование поверхности вращения называют круглым шлифованием, сферической поверхности – сферошлифованием, боковых поверхностей зубьев зубчатых колес – зубошлифованием, боковых сторон и впадин профиля резьбы – резьбошлифованием, шлицевых поверхностей – шлицешлифованием.

Различают также шлифование в центрах (если заготовку крепят в центрах) и в патроне (если заготовку крепят в патроне). В машиностроении чаще применяют круглое (наружное и внутреннее) и плоское шлифование.

Шлифовальный круг представляет собой пористое тело, состоящее из большого количества мелких зерен, абразивного материала, соединенных клеящим веществом – связкой керамической, вулканитовой или металлической. Процесс шлифования состоит в том, что вращающийся шлифовальный круг, соприкасаясь с металлом острыми гранями абразивных зерен, снимает с поверхности заготовки слой металла.

Для шлифовальной обработки применяются круги, размеры которых соответствуют техническим условиям с повышенными требованиями к его однородности. Размеры круга, его форма и характеристики обычно заранее определены в технологических картах обработки. По этим параметрам подбирают круг соответствующей марки.

Например, шлифовальный круг ЧАЗ ПП 600 × 200 × 203 24А 12 П СМ 5 32 2 кл АА, маркировка которого обозначает: ЧАЗ – Челябинский абразивный завод, ПП – форма круга, 600 × 200 × 203 – размеры круга, мм (диаметр наружной поверхности × высота × диаметр отверстия);

Круглошлифовальные станки. Для продольного и врезного шлифования наружных цилиндрических, пологих конических и торцовых поверхностей с установкой заготовок в центрах или в патроне применяют круглошлифовальные центровые станки (рис. 20). Станок состоит из станины 20 с направляющими, на которых смонтирован нижний стол 19, несущий на себе поворотный верхний стол 18 с передней 2 и задней 12 бабками.

В задней бабке имеются рукоятки 11 для ручного зажима пиноли бабки. Верхний стол 18 при шлифовании конусов может поворачиваться вокруг оси 16, закрепленной на нижнем столе 19. Перемещение нижнего стола по направляющим станины может осуществляться вручную от маховика 17 через специальный механизм или механически от гидравлического цилиндра, находящегося в станине.

На поперечных направляющих станины смонтирована шлифовальная бабка 7 с механизмом быстрого подвода ее к заготовке. На корпусе шлифовальной бабки закреплен механизм поперечных подач 8 с маховиком 6 для ручного поперечного движения подачи, рукоятками включения автоматических подач и дросселями регулирования скорости черновой и чистовой подач. Здесь же установлен механизм автоматической правки круга 5.

На лицевой стороне станины расположена панель гидроуправления 14 с рукояткой 13 быстрого подвода-отвода шлифовальной бабки, дросселями регулирования реверса и скорости стола. Гидравлический отвод пиноли задней бабки 12 производится педалью.

На стойке смонтирован пульт управления 9 с пусковыми кнопками и переключателями. С левой стороны станка расположен электрошкаф 1, а с правой — гидростанция 10. Подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) осуществляется рукояткой 3. При необходимости на станке может быть установлен люнет 4.

Рис. 20. Круглошлифовальный центровой станок мод. 3М151Ф2: 1 — электрошкаф; 2 — передняя бабка; 3, 11, 13 — рукоятки; 4 — люнет; 5 — механизм автоматической правки круга; 6, 17 — маховики; 7 — шлифовальная бабка; 8 — механизм поперечных подач;

Плоскошлифовальные станки. Плоское шлифование часто применяют вместо чистового строгания, чистового фрезерования и шабрения. Плоские поверхности можно шлифовать периферией абразивного круга и торцом круга. Разновидностью плоского шлифования является профильное шлифование, выполняемое на плоскошлифовальных станках.

Шлифование производится поперечными рабочими ходами, при этом поперечная подача круга (детали) вдоль оси шпинделя осуществляется за каждый ход стола; круг снимает слой материала толщиной, равной глубине резания, и шириной, равной поперечной подаче круга за один ход стола.

После рабочего хода вдоль всей шлифуемой поверхности круг устанавливают на определенную глубину и снимают следующий слой. Рабочие ходы повторяются до полного удаления припуска. При глубинном шлифовании круг снимает основную часть припуска за каждый ход стола; после каждого хода стола круг (стол) перемещается вдоль оси шпинделя на расстояние (3/4–4/5) Н; оставшуюся часть припуска (0,01–0,02 мм) снимают предыдущим способом.

При шлифовании ступенчатым кругом основная часть припуска распределяется между отдельными ступенями круга и снимается за один рабочий ход; последняя ступень снимает небольшой слой материала; затем выполняют чистовое шлифование поперечными рабочими ходами.

Плоскошлифовальные станки по принципу работы делят на станки для шлифования периферией и торцом круга; по форме стола и характеру его движения – на станки с возвратно-поступательным и вращательным движением стола; по степени универсальности – на универсальные, полуавтоматические и автоматические.

В мелкосерийном и среднесерийном производстве чаще используют плоскошлифовальные станки с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем. В массовом производстве наибольшее распространение получили станки с круглым столом, а также двусторонние торцешлифовальные станки с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделей.

Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем общего назначения показан на рисунке 21. На станине 1 станка установлен стол 5, совершающий возвратно-поступательное перемещение по направляющим от гидроцилиндра, расположенного в станине.

Закрепление заготовок обычно производят с помощью магнитной плиты 12, привинченной к столу. На станине смонтирована стойка 9, несущая шлифовальную бабку 10 с горизонтальным шпинделем шлифовального круга 11, закрытого кожухом 7. Механизмы подач, находящиеся в станине шлифовальной бабки, сообщают поперечное движение подачи (после каждого двойного хода стола) и вертикальное движение подачи (после каждого рабочего хода по снятию припуска со всей обработанной поверхности заготовки). Шпиндель вращается от электродвигателя, встроенного в шлифовальную бабку.

Рис. 21. Устройство плоскошлифовального станка с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем: 1 — станина; 2 — панель; 3, 8 — маховики; 4 — пульт управления; 5 — стол; 6, 7 — кожухи; 9 — стойка; 10 — шлифовальная бабка; 11 — шлифовальный круг; 12 — магнитная плита; 13 — гидростанция; 14 — насос

Механизмы подач работают от гидроцилиндров, в которые поступает масло от гидростанции 13, управляемой от панели 2. Установочные ручные перемещения стола (в продольном направлении) осуществляют маховиком 3, а шлифовальной бабки (в вертикальном направлении)

Плоскошлифовальный станок высокой точности с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем мод. 3Л722В предназначен для обработки плоских поверхностей периферией и торцом шлифовального круга, а также фасонных поверхностей профилированным кругом. Класс точности станка В.

Шлифуемые детали в зависимости от материала, формы и размеров закрепляются на электромагнитной плите или непосредственно на рабочей поверхности стола. Компоновка станка и конструкция шпинделя на подшипниках качения обеспечивают высокую жесткость шлифовальной бабки независимо от положения шлифовального круга над столом и исключают влияние массы перемещающихся узлов на точность обработки.

Применение на направляющих стола и салазок фторопластовой ленты с низким коэффициентом трения и винтовых пар качения в механизмах вертикальной и поперечной подач позволяет достигнуть малых скоростей перемещения рабочих органов и получить стабильную высокую точность обрабатываемых деталей.

Устройство цифровой индикации для визуального контроля величины вертикального перемещения шлифовальной бабки в процессе обработки, система дистанционного управления местом и величиной продольного перемещения стола и поперечного перемещения стойки позволяют повысить производительность станка и обеспечивают удобство обслуживания.

Вынесенный гидропривод с системой стабилизации температуры масла и централизованная система смазки обеспечивают уменьшение тепловых деформаций, увеличение срока службы станка и сохранение точностных параметров при длительной работе. Для безопасной работы на станке предусмотрены необходимые ограждающие устройства, блокировки и аварийный отвод шлифовального круга от детали.

Техническая характеристика станка мод. 3Л722В

Бесцентровые круглошлифовальные станки. При бесцентровом шлифовании формообразование изделия происходит при контакте заготовки с ведущим и шлифовальным кругами и опорным ножом 3 (рис. 22). Во время обработки заготовка 4, имеющая исходную погрешность, постепенно приобретает форму, приближающуюся к форме цилиндра.

Рис. 22. Принципиальные схемы бесцентровых круглошлифовальных станков: с горизонтальной линией центров: а — с неподвижной шлифовальной бабкой; б — с подвижными бабками; с наклонной линией центров: в — с неподвижной шлифовальной бабкой; г, д — с подвижными бабками и неподвижным суппортом; е — с двумя ведущими кругами; 1 — бабка шлифовального круга; 2 — бабка ведущего круга; 3 — опорный нож; 4 — заготовка

Обрабатываемая деталь вращается свободно, без закрепления в призме, образованной опорным ножом и ведущим кругом бабки 2. Это исключает деформации детали при ее зажиме, а вращение в призме позволяет эффективно устранять отклонения от крутости шлифуемой поверхности.

Нож должен быть с прямолинейной опорной поверхностью высокой твердости и с параметрами шероховатости Ra 0,08–0,16 мкм с тем, чтобы коэффициент трения между деталью и ножом был минимальным. Наиболее распространенными бесцентровыми круглошлифовальными станками являются полуавтоматы моделей 3Д180, 3М184И, 3М185 высокой точности, полуавтоматы моделей 3М182А и 3М184А особо высокой точности, а также станки-автоматы моделей 3Ш182Д, 3Ш184Д (доводочные), круглошлифовальные – 3Ф474В, 3А475В, бесцентровые внутришлифовальные автоматы – 3Ф484ГВ, 3А485В.

Общий вид и кинематическая схема бесцентрового круглошлифовального станка мод. 3М184И показаны на рисунке 23.

Рис. 23. Бесцентровый круглошлифовальный станок мод. 3М184И: а — общий вид: 1 — шлифовальная бабка; 2 — неподвижная опора с ножом; 3 — бабка ведущего круга; 4 — станина; 5 — шкаф с электрооборудованием; 6 — панель управления; б — кинематическая схема:

1, 5, 6, 10 — электродвигатели; 2 — клиноременная передача; 3 — шлифовальная бабка; 4 — червячный редуктор; 7, 9 — устройства для правки; 8 — бабка ведущего круга; 11 — шариковая гайка; 12 — механизм врезной подачи; 14, 15 — гидроцилиндры; 14 — копир

Техническая характеристика станка мод. 3М184И

Основными узлами бесцентрового круглошлифовального станка (рис. 23, а) являются станина 4, на которой размещены шлифовальная бабка 1, неподвижная опора с ножом 2 и бабка 3. По командам от органов управления, находящихся на панели 6, осуществляется перемещение бабки 1 и бабки 3 по соответствующим направляющим.

Вращение шлифовального круга осуществляется от электродвигателя 1 (рис. 23, б) через клиноременную передачу 2. Шлифовальная бабка 3 перемешается по роликовым направляющим относительно станины. Шпиндель шлифовального круга установлен на гидродинамических подшипниках скольжения.

Ускорение наладочных перемещений бабки 3 осуществляют от электродвигателя 10 через винтовую передачу с шариковой гайкой 11. Ручное перемещение бабки 3 выполняют от маховика через передачу. Механизм врезной подачи 12 выполняет форсированную подачу от гидроцилиндра 13 и рабочие подачи от гидроцилиндра 15 и копира 14.

Подготовка станка к работе во многом зависит от применяемого метода шлифования: напроход или врезного. При шлифовании напроход продольная подача достигается путем поворота оси ведущего круга на некоторый угол. Окружная скорость ведущего круга разделяется на две составляющие: скорость вращения детали (круговую) и продольную – подачи.

Для подготовки станка к эксплуатации необходимо знать величину съема металла, скорость осевой или поперечной подачи (в мм/мин) изделий; угол разворота шпинделя ведущего круга в вертикальной плоскости и угол разворота приспособления для правки ведущего круга; высоту центра изделия над линией центров автомата.

Отечественная промышленность изготовляет внутришли­ фовальные станки следующих моделей: 3К225В, 3К225А, 3К227В, 3К227А, 3К228В, 3К228А, 3К229В, СШ162, СШ64.

Для станка мод. 3К227А диаметр шлифуемых отверстий составляет 20–150 мм. Станок СШ162 – специальный полуавтомат – предназначен для скоростного шлифования; СШ64 – бесцентровальный специальный; станки моделей 3К225А, 3К227А и 3К228А – особо высокой точности.

В качестве примера технологических возможностей рассматриваемых станков ниже приведена техническая характеристика внутришлифовального станка мод. 3К228В.

Техническая характеристика внутришлифовального станка мод. 3К228В

Управление механизмами станка (рис. 24) производят кнопками и переключателями с пульта управления 6. Механизм 7 предназначен для ручного перемещения пиноли шлифовального круга 19. Для разворота бабки изделия 1 в горизонтальной плоскости на рассчитанный угол используют винт 25.

Контрольно-измерительные приборы станка сосредоточены на пульте 9. На крышке люка бабки изделия размещены винт 27 привода измерительной головки, устройство 28 ручного перемещения пиноли бабки изделия, рукоятка 29 крана подачи СОЖ. Для подготовки станка к автоматической работе необходимо выполнить весь комплекс наладочных работ, загрузить в лоток 30 заготовки и на наладочном режиме (с последовательным нажатием кнопок и переключателей на пульте управления 6 ) произвести обработку трех-пяти изделий.

Рис. 24. Внутришлифовальный автомат с базированием заготовки на неподвижных опорах и приводом от магнитного патрона: 1 — бабка изделия; 2 — загрузочно-разгрузочный механизм; 3 — магнитный патрон; 4 — обрабатываемая заготовка; 5 — механизм правки;

6 — пульт управления; 7 — механизм ручного перемещения пиноли шлифовального круга; 8 — сигнальные лампочки; 9 — пульт контрольно-измерительного прибора; 10 — упоры управления пиноли; 11 — электрошкаф; 12 — лимб механизма отскока; 13 — лимб механизма компенсации;

14 — упоры управления механизма подачи шлифовальной бабки; 15 — шлифовальная бабка; 16 — гидробак с панелью; 17 — индикатор подачи; 18 — пиноль с электрошпинделем; 19 — шлифовальный круг; 20 — башмачное устройство; 21 — контрольно-измерительный прибор; 22 — станина;

23 – винт поперечного перемещения бабки изделия; 24 — винт зажима пиноли бабки изделия; 25 — винт разворота бабки изделия на угол (в горизонтальной плоскости); 26 — лоток выдачи изготовленных деталей; 27 — винт привода измерительной головки; 28 — устройство ручного перемещения пиноли бабки изделия; 29 — рукоятка крана подачи СОЖ; 30 — лоток загрузки заготовок

В процессе обработки изделий необходимо вести наблюдение за работой механизмов автомата, а также проверить точность обработки изделий. Выявленные недостатки следует незамедлительно устранить. При получении требуемой точности и качества обработки станок переключают на автоматическую работу и обрабатывают всю партию изделий.

Автоматический калибровочно-шлифовальный станок. Станок предназначен для шлифовальных и доводочных работ. В его состав входят:

• отдельная шлифовально-калибровочная группа со стальным валом диаметром 100 мм с винтовой нарезкой и жестким шлифовальным утюжком шириной 50 мм;
• четыре приводных винта большого диаметра с трапецеидальной резьбой, закрепленных на станине станка по обоим концам, предназначенных для подъема рабочего стола;
• пневматический механизм натяжения абразивной ленты с возможностью ее смещения относительно центральной точки для компенсации возникающей неравномерности износа;
• пневматический механизм отслеживания положения абразивной ленты;
• динамическая выверка и балансировка всех вращающихся компонентов станка;
• ручная настройка положения рабочего стола с помощью маховика;
• индикация толщины обработки по измерительному штырю с миллиметровой шкалой;
• ремень подающего транспортера из натуральной резины;
• обрезиненные прижимные валики с твердостью 45 SH;
• автоматический тормоз для быстрой остановки рабочей группы;
• двухскоростной подающий транспортер с мощностью электродвигателя 0,3/0,55 кВт (0,4/0,75 л. с.);
• прямое включение главного электродвигателя;
• амперметр для считывания потребления главного электродвигателя;
• аварийные микровыключатели станка, предупреждающие боковое смещение и ослабление натяжения абразивной ленты;
• ограничительная планка безопасности на входе станка;
• кнопка аварийной остановки станка на панели управления;
• аварийные микровыключатели защиты главного электродвигателя от перегрузки и от короткого замыкания обмоток;
• электрическая изоляция электродвигателей класса IP 54.

Техническая характеристика автоматического калибровочно-шлифовального станка

Точильно-шлифовальный двухсторонний станок 3Б634. Станок предназначен для обработки изделий из металлических и неметаллических материалов при помощи абразивных кругов, а также для эксплуатации в помещениях с температурой не ниже 5 °С. Он может использоваться в любой отрасли промышленности, где требуется обработка сравнительно небольших изделий (заточка станочного и ручного инструмента, обработка сборных и сварных конструкций, обработка изделий из порошковых материалов, минералокерамики и пр.).

Станок выполнен в виде жесткой сварной конструкции и устанавливается на фундамент. Конструкция станка предусматривает подключение к нему различного рода вытяжных устройств. Характерным отличием станка является обеспечение безопасности при его эксплуатации.

На станке предусмотрены защитные экраны, концевые выключатели на защитных экранах и дверце, что обеспечивает мгновенную остановку станка. Мощный электродвигатель, оптимальные режимы резания, надежность конструкции и простота в эксплуатации позволяют использовать станок с максимальной нагрузкой.

Ниже приведены технические характеристики следующих точильно-шлифовальных станков.

Станок ОШ-1 точильно-шлифовальный, напольный: напряжение питания 380 В, трехфазное, потребляемая мощность 3 кВт, диаметр круга 350 мм, посадочный диаметр 127 мм, частота вращения 1500 об/мин, габариты 420 × 535 × 1075 мм, масса 90 кг.

Станок Р-187 точильно-шлифовальный, напольный: напряжение питания 380 В, трехфазное, потребляемая мощность 1,1 кВт, диаметр круга 350 мм, посадочный диаметр 127 мм, частота вращения 1400 об/мин, габариты 513 × 670 × 1142 мм, масса 190 кг.

Станок ВЗ-379-01 точильно-шлифовальный (круг 350 × 40 × 127 мм) со встроенным пылеотсосом предназначен для заточки слесарного инструмента, а также для обдирки и зачистки мелких деталей: два шлифовальных круга; частота вращения 1500 об/мин; мощность привода пылеотсоса 0,6 кВт; габариты 965 × 593 × 1235 мм; масса 210 кг.

Станок 3Б634 точильно-шлифовальный (круг 400 × 40 × 203 мм) предназначен для заточки резцов высотой до 100 мм из быстрорежущей стали, а также резцов, оснащенных пластинами из твердого сплава, для заточки сверл диаметром от 6 до 60 мм, слесарного инструмента, выполнения слесарных работ (снятия заусенцев, фасок и т. п.), шлифовки деталей абразивной лентой, полировки деталей (рис. 25).

Наждачная колонка НК-1 предназначена для заточки инструмента и других шлифовальных работ: частота вращения 2250 об/мин, диаметр кругов 300 мм, мощность 1,5 Вт.

Рис. 25. Принципиальная электрическая схема точильно-шлифовального станка 3Б634