Виды и конструкции металлорежущего оборудования — познаем со всех сторон

Аналитическое представление суммарной трудоемкости изготовления изделия

Из выражения (2.16) следует, что суммарная трудоемкость изготовления изделия зависит от произведения единичной и относительной трудоемкости его изготовления. Единичную трудоемкость изготовления деталей можно рассчитать принципиально двумя способами: сравнительным и абсолютным.

В первом случае сравнение трудоемкости производится с базовым вариантом изготовления детали с использованием степенной зависимости вида: где: А6,хб — соответственно трудоемкость и характеристический параметр базовой детали; S = Единичная трудоемкость обработки деталей может изменяться в результате совершенствования режимов резания и применения новых инструментальных материалов, сокращения временных потерь на вспомогательные переходы, а также за счет более совершенной организации производства в целом. Поэтому наиболее целесообразным способом определения трудоемкости изготовления одной детали является абсолютный способ.

Причем, наибольшего эффекта можно добиться за счет организации технологии изготовления деталей по, так называемым, элементарным поверхностям [29,41]. Этот прием хорошо зарекомендовал себя в свое время при создании гибких производственных систем и модулей с ЧПУ.

Основываясь на характере изменения трудоемкости, показанной на рис.2.4, представим относительную трудоемкость в следующем виде: где: Т0 — постоянная составляющая; ТПЕР _ переменная составляющая; dK — текущее количество обрабатываемых изделий, шт; d0 — количество обрабатываемых изделий, после которого не приходит изменение трудоемкости изготовления изделия, шт; р — показатель снижения темпа трудоемкости. На рис.2.

5 показана картина изменения Тотн для нескольких произвольно взятых значений, входящих в выражение (2.19). Как видно из приведенных графиков, характер изменения относительной трудоемкости существенно зависит от показателя степени. Резкое снижение исследованной характеристики происходит при Р 2,0. Выделим отдельно второе слагаемое уравнения (2.19) и запишем его в виде: где:

А — амплитуда переменной части уравнения (2.19). Таким образом, если необходимо при переходе из массового характера производства с характеристикой Т0 = 0,4 на серийное производство со снижением трудоемкости изготовления изделия на 30% (ТПЕР = 3) от значения единичной трудоемкости, необходимо выбрать то значение «Р», которое будет соответствовать желаемой серийности в виде отношения КЛ Физический смысл значения показателя «Р» (см. рис.2.6.) заключается в отображении совершенства организации производства и использования соответствующего гибкого технологического оборудования, обеспечивающих в совокупности минимизацию организационно-технологических потерь при изменении серийности выпускаемой продукции.

Для подтверждения сказанного, на рис.2.7 приведены сравнительные данные по трудоемкости изготовления продукции для различных видов производств, полученные ЭНИМСом при проведении производственных испытаний на заводе «Станкоконструкция» и Одесском станкозаводе прецизионного оборудования в 1985-1990 годах.

За 100% трудоемкости изготовления некоторой продукции принято использование семи станков с ЧПУ, которые работают в автономном режиме (кривая 1). Организация этих же станков по принципу групповой технологии снижает несколько суммарную трудоемкость, но остается постоянной для всех станков (прямая 2).

Виды металлорежущего оборудования

Металлорежущие станки в зависимости от назначения подразделяются на девять основных групп. К ним относятся следующие устройства:

• токарные — все разновидности станков токарной группы (в маркировке обозначаются цифрой «1»);
• сверлильные и расточные — станки для выполнения сверлильных операций и расточки (группа «2»);
• шлифовальные, полировальные, доводочные — металлорежущие станки для выполнения доводочных, шлифовальных, заточных и полировальных технологических операций (группа «3»);
• комбинированные — металлорежущие устройства специального назначения (группа «4»);
• резьбо- и зубообрабатывающие — станки для обработки элементов резьбовых и зубчатых соединений (группа «5»);
• фрезерные — станки для выполнения фрезерных работ (группа «6»);
• долбежные, строгальные и протяжные — металлорежущие станки различных модификаций соответственно для строгания, долбежки и протяжки (группа «7»);
• разрезные — оборудование для выполнения отрезных работ, в том числе пилы (группа «8»);
• разные — примеры таких металлорежущих агрегатов — бесцентрово-обдирочные, пилонасекательные и другие (группа «9»).

Группы и типы металлорежущих станков (нажмите, чтобы увеличить)

Кроме того, металлорежущие станки могут относиться к одному из следующих типов:

• много- и одношпиндельные, специализированные (полуавтомат и автомат), копировальные многорезцовые, револьверные, сверлильно-отрезные, карусельные, лобовые и специальные типы токарных станков;
• оборудование для выполнения технологических операций расточки и сверления: много- и одношпиндельные, полуавтоматы, сверлильные станки вертикального, горизонтального и радиального типа, расточные устройства координатного, алмазного и горизонтального типа, разные сверлильные модели;
• различные типы шлифовальных станков (плоско, внутри- и круглошлифовальные), обдирочное и полировальное оборудование, заточные и специализированные агрегаты;
• типы металлообрабатывающих станков, предназначенные для обработки элементов зубчатых и резьбовых соединений: зуборезные (в том числе предназначенные для обработки колес конической формы), зубострогальные — для цилиндрических зубчатых колес, зубофрезерные, резьбонарезные, резьбо- и зубошлифовальные, зубоотделочные, проверочные, резьбо-фрезерные, устройства для обработки торцов зубьев и элементов червячных пар;
• металлорежущие станки, относящиеся к фрезерной группе: консольные (вертикальные, горизонтальные и широкоуниверсальные модели) и бесконсольные (вертикальные устройства, продольные, копировальные и гравировальные модели);
• строгальное оборудование и модели подобного назначения: продольные станки, на которых установлена одна или две стойки; горизонтальные и вертикальные протяжные устройства;
• разрезное оборудование: оснащенное абразивным кругом или гладким металлическим диском, резцом или пилами различной конструкции (ленточными, дисковыми, ножовочными); правильно-отрезные типы металлообрабатывающих станков;
• остальные типы станков для обработки металлических заготовок: делительные, используемые для осуществления контроля сверл и шлифовальных кругов, опиловочные, балансировочные, правильно- и бесцентрово-обдирочные, пилокасательные.

Вертикально-фрезерный станок — один из представителей обширной фрезерной группы

Классификация металлорежущих станков также осуществляется по следующим параметрам:

• по весу и габаритным размерам оборудования: крупное, тяжелое и уникальное;
• по уровню специализации: станки, предназначенные для обработки заготовок одинаковых размеров — специальные; для деталей с разными, но однотипными размерами — специализированные; универсальные устройства, на которых можно выполнять обработку деталей любых размеров и форм;
• по степени точности обработки: повышенной — П, нормальной — Н, высокой — В, особо высокой точности — А; также различают станки, на которых можно выполнять особо точную обработку — С, их еще называют прецизионными.

Для изготовления резьб и зубчатых элементов

В маркировке обозначаются цифрой 5.Для нарезания резьб существует много способов и разновидностей оборудования. Провести эту операцию можно на токарно-винторезном станке с помощью резца, на сверлильном агрегате с использованием метчика, на фрезерном станке.

• Резьбонакатные. По конструкции напоминают вертикально-сверлильные агрегаты. Накатку резьб (внутренних и наружных) производят на заготовках конусообразной и цилиндрической форм, трубах. При накатывании резьбу получают не способом снятия стружки, а методом пластического деформирования. Такая технология применяется в крупносерийном и массовом производстве.
• Резьбофрезерные. Это наиболее высокопроизводительные станки. Дисковой фрезой изготавливают резьбы значительных длины и шага, гребенчатой — короткие, мелкие резьбы.
• Резьбошлифовальные. На них устанавливают одно- или многониточные круги с абразивом.

Станки для изготовления зубчатого профиля:

• Зубострогальные — для цилиндрических и конических колес.
• Зубофрезерные горизонтальные, вертикальные и другие — позволяют изготовить зубчатый эвольвентный профиль. Сложные поверхности получают по технологии обкатки. Агрегаты с ЧПУ обеспечивают высокую точность операций и производительность.
• Зубошлифовальные. Служат для получения точных геометрических размеров и высоких классов чистоты поверхности зубчатых колес, валов, реек. В зависимости от поставленной задачи и модели, оборудование оснащают шлифовальными кругами различных типов: червячными, профильными, плоскими, коническими, тарельчатыми.

Зубообрабатывающие машины

Станки для нарезки и отделки цилиндрических зубьев колес в зависимости от вида рабочего инструмента бывают:

• зубофрезерные;
• зубошлифовальные;
• зубопротяжные;
• зубострогальные и пр.

Агрегаты справляются с функциями нарезки зубьев, чистовой и отделочной обработкой цилиндрических и конических колес с прямыми, косыми и криволинейными зубьями, шевронных, червячных колес, зубчатых реек.

Методы нарезки:

Копирование – фреза имеет идентичные зубьям детали впадины и продвигается вдоль впадин колеса, оставляя отпечаток. После работы над отдельной впадиной деталь разворачивают на окружной шаг и приступают к следующей. Неудобство такого способа обработки в том, что для каждого колеса нужна отдельная фреза, а замена отнимает время. Однако работать с таким агрегатом просто.

Информация: метод копирования выгоден при единичном производстве или ремонте. Для серийного используют зубодолбежные установки.

Обкатка – распространенный способ с высокой производительностью и точностью нарезаемых колес. Один инструмент обрабатывает различные по числу зубьев заготовки. Режущие кромки инструмента последовательно располагаются в зубьях колес и прокатываются, сцепленные друг с другом. При методе обкатки чаще всего используются червячные фрезы.

Помимо основных способов обработки зубчатых колес, существуют другие методы с высокой производительностью:

• долбление всех впадин детали сразу фрезой с аналогичными впадинами на режущей кромке;
• протяжка всех зубьев;
• прокатка способом холодной или горячей обработки;
• волочение или накатка без снятия верхнего слоя материала;
• прессование зубьев (подходит для синтетических изделий).

Какие бывают станки?

Станки – сложные агрегаты, используются для придания устройству формы, высверливания необходимых отверстий. Без них не обойтись в машиностроении, промышленности, на мелких производственных предприятиях. Устройства могут быть стационарные и мобильные.

Таблица 1. Типы станков

Маркировка станков

Классификация оборудования, предназначенного для обработки заготовок из металла, предполагает, что, увидев его маркировку, любой специалист сразу сможет сказать, какой металлорежущий станок перед ним находится. Такая маркировка содержит в себе буквенные и цифровые символы, которые обозначают отдельные характеристики устройства.

Первая цифра — это группа, к которой принадлежит металлорежущий станок, вторая — разновидность устройства, его тип, третья (а в некоторых случаях и четвертая) — основной типоразмер агрегата.

После цифр, перечисленных в маркировке модели, могут стоять буквы, по которым определяется, обладает ли модель металлорежущего станка особыми характеристиками. К таким характеристикам устройства может относиться уровень его точности или указание на модификацию.

В качестве примера, можно расшифровать маркировку станка 6М13П. Цифры в данном обозначении свидетельствуют о том, что перед нами фрезерный станок («6») первого типа («1»), который относится к 3-му типоразмеру («3») и позволяет выполнять обработку с повышенной точностью (буква «П»). Литера «М», присутствующая в маркировке данного устройства, свидетельствует о том, что оно прошло модернизацию.

Методика и результаты экспериментального исследования технического уровня станков мод. скэ250фз с чпу

Методика экспериментального исследования станка мод СКЭ250ФЗ строилась из предположения условного разделения станка на две части. Первая часть, силовая, характеризовалась технологическими особенностями генератора импульсов, материалом электрода, системой прокачки жидкости и ЧПУ.

Технологический уровень силовой части исключительно зависит от характеристик покупных изделий (генератора импульсов, материала электрода, системы ЧПУ), которые проверяются заводом на выходном контроле. Технический уровень установочной части станка определяется конструктивными решениями и технологическими возможностями завода-изготовителя станков.

Первая проверка. Определение прямолинейности рабочей поверхности стола (рис.4.3). На рабочей поверхности стола 1 по различным направлениям устанавливается поверочная линейка 2 на двух регулируемых опорах 3 таким образом, чтобы показания индикатора 4 над опорами были одинаковыми.

Индикатор со штативом 5 перемещается по поверяемой поверхности. Его наконечник контактирует с рабочей поверхностью поверочной линейки. Отклонение от прямолинейности равно наибольшей алгебраической разности показаний показывающего прибора во всех сечениях.

Вторая проверка Определение параллельности перемещения стола в продольной и поперечной гтоскостях (рис. 4.4). На рабочей поверхности 6 устанавливается поверочная линейка 1 с помощью регулируемых опор 2 так, чтобы показания регистрирующего прибора 4, установленного на поверяемом узле 3, были одинаковы в крайних точках перемещения.

Третья проверка. Определение перпендикулярности направления поперечного перемещения стола траектории его продольного перемещения (рис.4.5). На рабочей поверхности стола 1 горизонтально располагается угольник поверочный 3 так, чтобы одна из его сторон была параллельна продольному перемещению стола.

На инструментальной (силовой) головке станка закрепляется индикатор 4 со штативом 5. Измерительный наконечник индикатора должен касаться второй (контрольной) грани угольника, расположенной в поперечном направлении. Стол перемещается в поперечном направлении на полную длину хода.

Отклонение от перпендикулярности направления поперечного к продольному перемещению определяется как наибольшая алгебраическая разность показаний показывающего прибора на всей длине хода. Допустимое отклонение не должно превышать Ібмкм. В табл.4.7 приведены экспериментальные данные по первым трем проверкам, полученных в результате исследования пяти образцов станков изготовленных заводом в период с 1999 года по 2002 год.

Четвертая проверка Определение точности позиционирования стола (рис.4.6). На столе 1 устанавливается прецизионная штриховая линейка 2. Отсчет перемещений производится отсчетным микроскопом 3, закрепленным на инструментальной головке 4. Для определения точности позиционирования задается десять интервалов перемещения стола (для каждой координаты отдельно):

8, 32, 56, 80, 104, 128, 152, 176, 200 и 224мм. Каждое положение стола фиксировалось пятикратно и определялось, в контролируемой точке, среднее значение полученной координаты. Результаты экспериментального исследования представлены на рис.4.7, где суммарное значение точности позиционирования стола представлено в виде суммы амплитуды положительного и отрицательного отклонения.

В результате проведенной экспериментальной работе на станках серийного производства завода «Станкоконструкция» установлено, что: по основным показателям технического уровня установочная часть станков ЭЭ технологии соответствует тем, нормативным условиям, которые были сформулированы заводом в 80-х годах; в принципе все нормы точности, за исключением первой проверки, находятся на пределах технологических возможности завода; обращает внимание то обстоятельство, что классическому варианту крестового стола, используемого в станке (вторая и третья проверки, второго и третьего образца), свойственно снижение точности параллельности и перпендикулярности перемещения стола в его крайних точках перемещения.

Это явление известно в практике под названием «стол свисает» при предельных положениях стола в координатах X и Y; точность позиционирования стола в варианте использования шагового привода и TTTRTT не может быть ужесточена, поскольку последнее звено привода (ШВП) не контролируется и исполнительный орган станка находится в «свободном выбеге»; использование шагового привода подачи не позволяет обеспечивать высокую скорость перемещения (не более 5м/мин) исполнительного органа станка, что существенно снижает производительность обработки деталей на станках ЭЭ технологии.

Общая классификация

Оборудование для обработки металла подразделяются на 11 групп:

• Токарные станки по металлу. Обрабатывают внешние и внутренние поверхности вращения. Их объединяет одно: вращение детали вокруг своей оси.
• Сверлильные станки. В эту группу входят и расточные станки. Используются для прохода сквозных и глухих отверстий. Их объединяет вращение рабочего инструмента с одновременной его подачей. В горизонтально-расточных механизмах подача происходит благодаря перемещению рабочего стола с закрепленной деталью.
• Шлифовальные станки. У всех подобных станков в качестве рабочего инструмента выступает абразивный шлифовальный круг.
• Полировальные и доводочные станки. Общий признак — использование абразивных кругов, полировальных пастообразных материалов.
• Зубообрабатывающие станки. Предназначены для нарезки зубьев шестерен и колес. Сюда же входят и шлифовальные станки.
• Фрезерные станки. В этой группе рабочим инструментом выступает многолезвийная фреза.
• Строгальные станки. У этих станков рабочим ходом является возвратно-поступательное перемещение резца или заготовки.
• Разрезные станки. Служат для деления на части способом разрезания металлического профиля (уголок, швеллер, пруток и т. д.).
• Протяжные станки. Рабочим инструментом служат специальные многолезвийные протяжки.
• Резьбообрабатывающие станки. Сюда входит оборудование, специально предназначенное для нарезания резьбы. К этой группе не относятся токарные станки.
• Вспомогательные и разные станки. Относятся к отдельной группе, выполняют различные вспомогательные операции.

Организационные принципы, используемые при проектировании сложных объектов машиностроения

Как уже отмечалось, при сложившейся ситуации в станкостроении, без глубоких организационных мероприятий в отрасли решить проблему реформирования парка технологических машин не возможно. Старые формы плановой организации работы не пригодны в условиях рынка, а более прогрессивные находятся на стадии поиска.

В мировой практике в условиях наличия в производственной сфере огромного количества мелких и средних предприятий, играющих весьма существенную роль в разработке и изготовлении продукции машиностроения, большое значение приобретают, так называемые, инжиниринговые фирмы.

Следует отметить, что многие из этих фирм не являются крупными организациями с развитой инфраструктурой и поэтому предъявляют к своему персоналу требования широкого круга знаний и умения работать в условиях диверсификации деятельности. Поэтому специалист (инженер, менеджер проекта, исследователь и т.д.), работающий в инжиниринговой фирме, должен обладать редким сочетанием знаний, позволяющим свободно ориентироваться в ситуационной обстановке, окружающей его, а также в различных областях прикладной науки и техники, владеть методами прогнозирования и умением использовать возможности вычислительной техники при разработке новых товаров и технологии.

Понятие «инжиниринг» в настоящее время достаточно широко используют во многих странах мира и под этим подразумевают деятельность организации (фирмы), которая на основе коммерческих взаимосвязей оказывает различные консультационные услуги и разрабатывает проекты научно-технического, производственного и рыночного характера, связанных с созданием продукции.

В принципе разработку любого проекта можно осуществить собственными силами, но при этом предприятие должно располагать достаточным кадровым составом специалистов и соответствующим техническим обеспечением. Поэтому в последние годы в мире резко возросло число предприятий, специализирующихся на инжиниринговых услугах в области машиностроения, особенно по проблемам автоматизации производства различного уровня вплоть до создания заводов-автоматов.

Существует несколько типов организации, причастных или занимающихся освоением крупных проектов [14].

По степени автоматизации

Часто металлорежущие станки производят с дополнительной функцией автоматизации. В зависимости от степени автоматизации станки разделяются на такие виды:

• ручное управление;
• полуавтоматы, когда цикл обработки ведется автоматически, а оператор меняет заготовку и включает станок;
• автоматы, где непрерывно происходит множество рабочих циклов автоматически, без оператора, включая замену инструмента, загрузку и выгрузку деталей;
• станки с ЧПУ, они производятся с функцией быстрого изменения режимов работы корректировкой программы.

Токарные станки с ЧПУ

Современные металлорежущие станки производят с дополнительным оснащением, это ускоряет процесс обработки материала. Увеличить степень автоматизации в мелкосерийном производстве мастера могут при условии большего использования станков с числовым (цикловым) программным управлением (ЧПУ). В их маркировке присутствует буква Ф (Ц).

Цифровое обозначение за буквой указывает на тип управляющей системы:

• цифровая индикация Ф1 – система позволяет делать предварительный набор координат, цифровая индикация отображает в числовом выражении настоящее положение и перемещение подвижного узла станка;
• прямоугольная или позиционная система Ф2;
• контурная Ф3;
• универсальная Ф4 – объединяет контурную и позиционную обработку детали.

Преимущества выставок

Каждая сторона получает выгодные положительные моменты, о которых поговорим подробнее.

Участники события могут в кратчайшие сроки:

• найти потенциальных покупателей, желающих приобрести специализированное оборудование и инструменты для металлообработки;
• увеличить число продаж;
• расширить территориальные границы продаж;
• устроить демонстрацию современных технологических решений и инновационных разработок компании;
• узнать непредвзятый анализ технических характеристик и эксплуатационных показателей выставленной техники;
• наладить общение с организациями-посредниками и руководителями компаний, применяющими предлагаемые станочные системы.

Для посетителей преимуществами станут:

• широкий ассортимент высокопроизводительных устройств;
• непосредственный анализ технических показателей;
• изучение последних разработок;
• проверка современных технологий в рабочем режиме;
• оформление сделок на выгодных условиях;
• рекомендации экспертов по правильному выбору металлообрабатывающей продукции.

Условия узкоспециализированных выставок позволяют участникам и посетителям начать деловые отношения, которые в дальнейшем приведут к долгому взаимовыгодному сотрудничеству.

Принцип работы

Принцип работы металлообрабатывающих станков с компьютерным управлением заключается в исполнении следующего алгоритма:

• Оператор разрабатывает программу, исходя из которой будет производиться обработка детали.
• Загружает ее в управляющий блок станка.
• В управляющем блоке производится обработка введенных данных. Контроллер подготавливает двигательные команды и направляет их в систему привода.
• Привод, в свою очередь, осуществляет контроль движения и скорости рабочих блоков станка.
• Система обратной связи фиксирует изменения и направляет соответствующие сигналы в блок управляющей системы.
• Полученные данные сравниваются с исходными характеристиками, и если обнаруживаются несовпадения – программа автоматически вносит корректировки в производственный процесс.
• Оператор во время работы станка через дисплей устройства осуществляет наблюдение за рабочим процессом и может вручную корректировать его через пульт управления в ручном режиме в случае необходимости.

Станки с ЧПУ для обработки металлов состоят из нескольких ключевых элементов.

К ним относятся:

• Станина, которая служит основанием устройства. Изготавливается с помощью литья, что позволяет погасить вибрации, которые возникают в процессе работы. На станине устанавливаются все прочие узлы станка.
• Направляющие. Служат для перемещения рабочей головки станка относительно детали, закрепленной на столе.
• Система числового программного управления.
• Двигатели.
• Дисплей и управляющая панель.
• Электрический двигатель со шпинделем.

Станки с ЧПУ, предназначенные для обработки металлов, делятся на несколько типов в зависимости от способов подачи материала, расположения шпинделей и движения портала по направляющим.

Станки могут быть:

1. Токарными.
2.  Фрезерными .
3. Вертикальными.
4. Продольными.
5. Консольной конструкции.
6. Широкоуниверсальными, т. е. многопрофильными.

К отдельным видам также относятся станки отрезного типа, которые могут быть:

• газовыми,
• дуговыми,
• плазменными,
• лазерными,
• гидроабразивными.

В процессе работы на станках с компьютерным управлением все узлы станка работают в автоматическом режиме без непосредственного участия оператора. Все движения устройства контролируются датчиками, установленными внутри станины. В зависимости от принципа работы датчиков можно выделить два типа систем:

• Замкнутую. Контроль над рабочим процессом в ней осуществляется несколькими датчиками, а инструменты станка двигаются за счет специализированного привода.
• Разомкнутую. На станках устанавливаются двигатели шагового типа, которые могут с максимальной точностью управлять движениями ключевых конструктивных элементов.

Сверлильные и расточные

В маркировке обозначаются цифрой 2.Это широкая группа, включающая оборудование для изготовления сквозных и глухих отверстий, их чистовой обработки (зенкерования, развертывания), нарезания внутренних резьб. Сверлильные станки:

• Вертикально-сверлильные — наиболее распространенные модели. Разделяют на настольные и расположенные на колонне.
• Радиально-сверлильные. На предприятиях тяжелого машиностроения используют агрегаты, транспортируемые по рельсам вдоль заготовок или устанавливаемые непосредственно на крупногабаритные изделия или конструкции.
• Многошпиндельные. Представляют собой комплекс нескольких одношпиндельных станков, находящихся на одном столе и станине. Такое оборудование обеспечивает высокую производительность процесса, включающего несколько операций, повторяемых в определенной последовательности. Например, сверление, зенкерование, развертывание.

• Сверлильно-фрезерные. Востребованы для наклонного торцевого и горизонтального фрезерования, шлифования сверлами, развертками, метчиками.
• Расточные — горизонтально-расточные (наиболее распространенные), координатно-расточные, алмазно-расточные.
• Спецагрегаты для изготовления крупносерийных и массовых партий. Их основа — универсальные сверлильные станки, оснащенные многошпиндельными головками и средствами автоматизации.

Токарные

В маркировке обозначаются цифрой 1.Это оборудование чаще всего применяется для обработки цилиндрических, конических, фасонных поверхностей. Разделяется по степени точности, которую оно может обеспечить на: особую (C), высокую (В), особо высокую (А)

• Револьверные. Служат для изготовления единичных заготовок, располагаемых на станке сразу несколькими поверхностями. Настройка таких установок — мероприятие сложное. Его упрощает наличие револьверной головки, на которой имеется несколько гнезд, служащих для размещения режущих элементов.
• Карусельные. Востребованы для работы с заготовками малой длины, но значительного диаметра — маховиками, зубчатыми колесами. Служат для точения, растачивания, обработки торцов. Могут оснащаться дополнительными приспособлениями, значительно расширяющими функциональность агрегатов.
• Винторезные. Самая распространенная группа станков. Модели 16К20, 16К50, 16Б16А встречаются практически на каждом машиностроительном предприятии. Такие агрегаты выполняют практически полный перечень основных токарных операций.
• Токарные многошпиндельные автоматы. Сложное, многофункциональное, высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее высокую точность при работе с полуфабрикатами из трубного, квадратного, шестигранного холоднокатаного проката. Применяется для нарезания и накатывания резьбы, растачивания, чернового и фасонного обтачивания.
• Токарные автоматы для продольного точения. Востребованы в крупном производстве для работы с прутами различного поперечного сечения.

Токарные станки

Агрегаты первой группы составляют 30 % станочного парка промышленных предприятий. Их используют практически при всех операциях по обточке металлических и других изделий, имеющих форму вращаемых тел:

• корректировка заготовок;
• нарезка резьбы;
• проточка пазов;
• резка металлов;
• обработка торцов деталей.

Токарные станки незаменимы при изготовлении болтов, втулок, шайб, осей и других деталей конической или цилиндрической формы. Сырая заготовка крепится фиксирующим патроном шпинделя:

• с проходным отверстием;
• самоцентрирующийся;
• с независимым перемещением кулачков;
• со штоком.

Чем мощнее конструкция шпинделя и привода станка, тем выше производительность токарного оборудования при резьбе по деталям и тем большая заготовка на нем обрабатывается.

Схема обычного токарно-резцового станка с основными узлами: 1 – шпиндельная бабка; 2 – суппорт для закрепления режущего элемента; 3 – задняя бабка; 4 – станина; 5, 9 – тумбы-подставки; 6 – фартук; 7 – ходовой винт; 8 – ходовой валик; 10 – коробка подач вращательных движений от шпинделя к суппорту; 11 – гитара сменных шестерен; 12 – пусковое устройство и двигатель; 13 – коробка скоростей; 14 – шпиндель.

Производители предлагают разные типы токарных станков крупногабаритных размеров для предприятий, мини-машины по металлу, удобные для частного пользования.

Фрезерные

В маркировке обозначаются цифрой 6.Агрегаты этого типа выполняют обработку заготовок, закрепленных на столе. При этом для режущего инструмента характерно вращательное движение, а для заготовки — возвратно-поступательное.

• Горизонтально-фрезерные с неповоротным столом. Эти агрегаты были наиболее популярны на заводах, построенных и оборудованных в годы Советского Союза. Имеют простую конструкцию, позволяющую фрезеровать одну поверхность без смены резца или переустановки детали.
• Горизонтально-фрезерные с поворотным столом. На таком агрегате можно обрабатывать одновременно несколько поверхностей.
• Вертикально-фрезерные. Конструктивно схожи с вертикально-сверлильными. Могут применяться для сверления, растачивания, зенкерования.
• Широкоуниверсальные. От вертикально-фрезерных отличаются дополнительной шпиндельной головкой. Выполняют операции: фрезерные, сверловочные, расточные.

Группа бесконсольных агрегатов включает модели, у которых консоль отсутствует, а базой является пол цеха или железобетонная плита. Такая конструкция позволяет обрабатывать громоздкие детали, изделия, конструкции.

Характеристики типов производств и технологические средства, используемые в них

Тип машиностроительного производства в России определяется программой выпуска одинаковых изделий в год и трудоемкостью их изготовления. В этом смысле различают следующие типы производств: единичное, серийное (мелко, среднее и крупное) и массовое. Тип производства можно определить аналитически при помощи, так называемого, коэффициента закрепления операций [29,47]: где: Н0 — общее число операций, необходимое для выпуска изделий; Нр — число рабочих мест, на которых выполняются эти операции.

В табл. 1.1 приведены данные, определяющие тип производства в зависимости от значения К30. В зарубежной практике подобная классификация отсутствует и в основу оценки типа производства положены показатели, учитывающие количество наименований (номенклатуру) деталей, находящихся в производстве, и их годовой выпуск. Усредненные значения этих показателей приведены в табл. 1.2.

Из сравнения табл. 1.1 и табл. 1.2 следует, что за рубежом продукция не выпускается длительно массовым тиражом, так как рынок постоянно диктует высокие требования по качеству изготовления с одновременным обновлением выпускаемой продукции.

В настоящее время серийное производство в России составляет до 75-80% действующих производственных мощностей. Основную долю станочного парка в серийном производстве составляют универсальные МРС с ручным управлением (РУ), которые, согласно классификации, разработанной еще в 30-х годах академиком Дикушиным В.И., делятся по технологическому признаку на токарные, фрезерные, зубообрабатывающие, шлифовальные и другие станки [39].

За последние 20-30 лет удельный вес МРС с ЧПУ составил порядка 5% от общего парка металлорежущего оборудования [2,15,17,20]. Отсюда следует, что до настоящего времени МРС с ЧПУ не определяют общий уровень производительности металлообработки в целом.

Анализ интенсивности механообрабатывающего производства в промышленно-развитых странах показывает, что она достаточно низка, особенно в мелко- и среднесерийном производствах. Характерными показателями являются относительно высокая занятость рабочих (60-80%), небольшая продолжительность времени непосредственной обработки детали по отношению к общему времени цикла изготовления детали (в среднем около 8%).

Если взять за 100% теоретически возможный фонд времени работы, то в принципе станок как машина может работать непрерывно все 24 часа в сутки и 365 дней в году, т.е. теоретически возможный фонд времени составит 8760 часов. Однако станки простаивают в выходные и праздничные дни, а также в 3-ю смену, что составляет 53% теоретически возможного фонда времени.

Если не организована и 2-я смена, то с учетом потерь организационно-технического характера в мелко- и среднесерийном производствах станок работает только 6-10% от общего фонда времени. Оператор МРС основную часть рабочего времени расходует на взаимодействие со станком в процессе обработки заготовки.

При этом часть выполняемых им функций требует значительных физических усилий и внимания даже при односменной работе. Станок простаивает в процессе загрузки и переналадки. Таким образом, для обеспечения работы станка в течение времени теоретически возможной его работы (6-10%), рабочий использует весь свой реальный фонд времени.

Для исключения только сменных потерь времени работы одного станка, необходимо более четырех станочников. При этом из-за технического несовершенства и организационно-технических потерь время полезной работы станка составило бы 30-40% от общего количества фонда времени.

Как правило, необходимость запуска деталей на обработку партиями, несогласованность по времени работы отдельных станков и другим причинам приводит к тому, что непосредственно в обработке на станке деталь находится 5-10% времени производственного цикла.

Очевидно, что в этих условиях рабочий не может обеспечить работу универсального станка с требуемой интенсивностью. Повысить интенсивность механообработки можно за счет уменьшения зависимости работы станка и вспомогательного оборудования от обслуживающего персонала.

Необходимо создавать такое станочное оборудование, которое позволило бы обеспечить его круглосуточную автоматическую работу в комплексе с транспортно-накопительным, загрузочным, складским и другим оборудованием. Комплексная автоматизация оборудования последовательно высвобождает станочника от непосредственного его обслуживания.

Создание оборудования нового поколения непосредственно связано с развитием самих средств автоматизации, которые трансформировались и совершенствовались на базе электронной техники. Иногда в технической литературе встречаются выводы о независимости развития средств автоматизации в различные периоды с внешними побудительными причинами.

Более правильными, представляются подходы к этому вопросу немецких специалистов (рис. 1.1). Рисунок показывает, что 70-80-е годы характеризовались насыщением рынка продукцией преимущественно ограниченной номенклатуры, но большого объема. Развитие производства при этом шло по пути повышения производительности за счет частичной механизации различных видов работы, выполняемой при взаимодействии рабочий-станок с учетом технологической оснастки.