Оборудование машиностроительного производства курс лекций. «Технологическое оборудование машиностроительного производства
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Основное технологическое оборудование машиностроительных производств
Контрольные вопросы
1. Классификация металлорежущих станков
В зависимости от целевого назначения станка для обработки тех или иных деталей или их поверхностей, выполнения соответствующих технологических операций и режущего инструмента, станки разделяют на следующие основные группы:
Токарные;
Сверлильные и расточные;
Шлифовальные;
Фрезерные.
Классификация станков по технологическому признаку следующая (см. рис. 3.1).
Токарные (группа 1) разделяются на типы: специализированные, одношпиндельные, многошпиндельные, револьверные, сверлильно-отрезные, карусельные, токарные и лобовые, многорезцовые.
Сверлильные и расточные (группа 2): вертикально-сверлильные, одношпиндельные, многошпиндельные полуавтоматы, координатно-расточные, радиально-сверлильные, расточные, алмазно-расточные, горизонтально-сверлильные и центровые.
Шлифовальные , полировальные , доводочные , заточные (группа 3): круглошлифовальные, внутришлифовальные, обдирочно-шлифовальные, специализированные шлифовальные, заточные, плоскошлифовальные, притирочные и полировальные.
Станки специальной обработки (группа 4): ультразвуковые прошивочные для обработки деталей из твердых хрупких материалов и анодно-механические отрезные для обработки высокопрочных сталей.
Зуборезные и резьбообрабатывающие (группа 5): резьбонарезные, зубострогальные, зуборезные для конических деталей, зубофрезерные,
резьбофрезерные, для нарезания червячных колес, зубо- и резьбошлифовальные.
Фрезерные (группа 6): вертикально-фрезерные консольные, фрезерные непрерывного действия, копировальные и гравировальные, вертикальные бесконсольные, продольные, широкоуниверсальные, горизонтально-фрезерные консольные.
Кроме того, широко применяются строгальные, долбежные и протяжные станки (группа 7); разрезные станки (группа 8) и группа 9 «Разные станки»: опиловочные, для испытания инструментов и балансировочные.
Рабочее пространство станка может определяться цилиндрической или прямоугольной (декартовой) системой координат. Так, например, в группе токарных станков возможности станка характеризуются цилиндрическим рабочим пространством (рис. 3.3), а для многооперационных станков - прямоугольным рабочим пространством (рис. 3.4).
Рис 3.3. Рабочее пространство токарного станка.
Рис. 3.4. Рабочее пространство многооперационного станка с ЧПУ.
В условиях гибкого автоматизированного производства (ГАП) получили распространение станки, на которых выполняются различные операции в результате автоматической смены режущих инструментов. Подобные станки получили название многооперационных станков или обрабатывающих центров.
В обозначении конкретных моделей станков (см. рис. 3.2.) первая цифра указывает на группу станка (например, токарные 1), следующая буква обозначение модификации; следующая цифра - на тип (например, моногорезцовые станки имеют в обозначении цифру 7), а последние цифры характеризуют размер рабочего пространства или предельно допустимые размеры обработки. Кроме того, буква в конце обозначения определяет норму точности станка.
Таким образом, обозначение токарно-винторезного станка модели 1К62 следует расшифровать так: токарно-винторезный станок (первая цифра - группа 1 «Токарные») модификации «К», тип «6» - токарные и лобовые с высотой центров - цифра «2» (половина наибольшего диаметра обработки над станиной станка), т.е. 200 мм.
Универсальные станки, иначе называемые станками общего назначения, предназначены для изготовления деталей широкой номенклатуры, обрабатываемых небольшими партиями в условиях мелкосерийного и серийного производства. Универсальные станки с ручным управлением требуют от оператора подготовки и частичной или полной реализации программы, а также выполнения функции манипулирования (смена заготовки и инструмента), контроль и измерение.
Специальные станки используют для производительной обработки одной или нескольких почти одинаковых деталей в условиях крупносерийного и особенно массового производства. Специальные станки, как правило, имеют высокую степень автоматизации.
Специализированные станки предназначены для обработки заготовок сравнительно узкой номенклатуры. Примером могут служить токарные станки для обработки коленчатых валов или шлифовальные станки для обработки колец шарикоподшипников. Специализированные станки имеют высокую степень автоматизации, и их используют в крупносерийном производстве при больших партиях, требующих редкой переналадки.
В условиях крупносерийного и массового производств станки часто объединяют в автоматические линии.
Автоматическую линию образуют из набора станков-автоматов, расположенных последовательно в соответствии с ходом технологического процесса и связанных общим транспортом и общим управлением. Переналаживаемая автоматическая линия может в режиме автоматической переналадки переходить от обработки одной детали к обработке другой похожей на нее детали. Общее число разных деталей при этом ограничено.
Станки наиболее распространенных технологических групп образуют размерные ряды, в которых за каждым станком закреплен вполне определенный диапазон размеров обрабатываемых деталей.
По основному размеру рабочего пространства, максимальному диаметру для токарных станков, ширине стола для фрезерных и многооперационных станков устанавливают ряд стандартных значений, обычно в геометрической прогрессии с некоторым знаменателем R . Так, для станков токарной группы принят R = 1,25 и стандартный ряд наибольших диаметров обработки - 250, 320, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3200, 4000 мм.
В зависимости от массы станка, которая связана с размерами обрабатываемых деталей и его типом, принято разделять станки на легкие (до 1 т), средние (1 - 10 т), и тяжелые (более 10 т). Особо тяжелые станки с массой более 10 т называют уникальными.
Станки также условно разделяют по нормам точности - нормальной, повышенной, высокой, особо высокой и особо точные станки. Норму точности обозначают соответственно буквами Н, П, В, А, С.
2. Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)
Станки с ЧПУ представляют собой сложные много инструментальные станки, в которых программируются следующие переходы и операции:
Порядок выбора инструмента;
Режимы обработки, а именно: а) выбор величины подач инструмента для достижения правильной формы и требуемой точности размеров изготавливаемой детали; б) количество оборотов инструмента и т.д.
При ручной подготовке программ процесс состоит из следующих этапов: металлорежущий станок программный машиностроительный
Изучение исходной информации: чертежа детали, данных по инструменту, технологических
данных по режимам обработки;
Составление технологом-программистом программы;
Табличная запись программы;
Кодирование и запись управляющей программы на тот или иной программоноситель в зависимости от считывающего устройства станка.
По технологическим возможностям станки с ЧПУ делят на следующие группы:
Станки токарной группы, на которых обрабатывают наружную и внутреннюю поверхности заготовок типа тел вращения с прямолинейными и криволинейными контурами, со сложными внутренними полостями, нарезают наружную и внутреннюю резьбы;
Станки сверлильно-расточной группы;
Станки фрезерной группы, на которых обрабатывают заготовки как простой конструкции,
так и контуры сложной конфигурации - типа шаблонов, обводов и т. д.;
Шлифовальные станки;
Многоцелевые станки для обработки призматических (корпусных) заготовок, на которых
может быть выполнена комбинированная сверлильно-фрезерно-расточная обработка
корпусных и плоских заготовок;
Многоцелевые станки для обработки заготовок типа тел вращения, на которых наряду с
токарной обработкой производится сверление и растачивание.
На всех станках используются автоматические инструментальные магазины для размещения большого числа инструментов и выполнения многих операций; комплексная механическая обработка выполняется часто без перестановки заготовки на другие станки.
В зависимости от вида обработки станки оснащаются различными устройствами управления:
Позиционные: для управления перемещением исполнительных механизмов станка от точки к точке без задания траектории (применяют в основном для сверлильных и расточных станков);
Непрерывные или контурные - для управления всеми траекториями перемещения исполнительных механизмов станка при обработке деталей сложных профилей (плоских и объемных) на токарных, фрезерных и других станках;
Универсальные или комбинированные: как для контурной, так и для позиционной обработки.
3. Вспомогательное оборудование машиностроительных производств
Набор оборудования, используемого в машиностроительных производствах, не исчерпывается станками. При изготовлении изделий применяются различные виды подъемных устройств (краны, лебедки и т.д.), прессы, штампы, механические ножницы и другое оборудование.
В ряде случаев оборудование объединяют в технологические линии (роторные, конвейерные, гибкие) для повышения производительности труда. В этом случае дополнительно используются промышленные роботы и манипуляторы для выполнения транспортно-загрузочных операций..
Для завершающей (финишной) обработки деталей используют оборудование для окрашивания, а также гальванические линии для нанесения защитных и декоративных покрытий.
Еще одним видом вспомогательного оборудования является технологическая оснастка, к средствам которой относятся различные зажимные устройства, необходимые для закрепления детали в нужном положении; приспособления для закрепления обрабатывающего инструмента, а также контрольно-измерительного инструмента.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные классификационные признаки металлорежущих станков.
2. Дайте характеристику станков с числовым программным управлением (ЧПУ).
3. Перечислите виды и укажите назначения вспомогательного оборудование машиностроительных производств.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Группы и типы станков с числовым программным управлением, их отличительные признаки и сферы применения, функциональные особенности. Классификация станков по точности, по технологическим признакам и возможностям, их буквенное обозначение на схемах.
реферат , добавлен 21.05.2010
Общие сведения о станках с числовым программным управлением. Классификация станков по технологическому назначению и функциональным возможностям, их устройство. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков. Технологические циклы вариантов обработки.
презентация , добавлен 29.11.2013
Стандартная система координат станка с числовым программным управлением. Направления стандартной системы координат различных видов станков. Методика и условные обозначения осей координат и направлений перемещений на схемах агрегатных станков с ЧПУ.
реферат , добавлен 21.05.2010
Станки с числовым программным управлением, особенности конструкции и работы. Классификация станков по степени универсальности, по габаритным размерам и массе, по точности. Системы управления АТО, эволюция технологии числового программного управления.
контрольная работа , добавлен 05.06.2010
Числовое программное управление (ЧПУ). Общие сведения и конструктивные особенности станков с ЧПУ. Организация работы оператора многоцелевых станков. Технологии обработки деталей на многоцелевых станках. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков.
реферат , добавлен 26.06.2010
Широкое применение металлорежущих станков с числовым программным управлением и автоматизированных технологических комплексов. Изготовление режущих инструментов. Выбор заготовки для детали. Технологический процесс изготовления отливок. Литье под давлением.
реферат , добавлен 24.02.2011
Инструмент для токарных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Инструмент для сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ. Устройства для настройки инструмента. Особенности и классификация устройств для автоматической смены инструмента.
реферат , добавлен 22.05.2010
Станки с числовым программным управлением - оборудование, выполняющее различные технологические операции по заданной программе. Их преимущество, классификация и виды. Функциональные составляющие ЧПУ, технологические возможности и конструкция станков.
реферат , добавлен 21.03.2011
Общая характеристика и назначение круглошлифовальных станков с числовым программным управлением ЗМ15Ф2 и ЗМ16ЭФ2Н11. Структура и функциональные особенности данных станков, их элементы и принцип работы. Варианты компоновки шлифовального ГПМ "МиниНОВА".
реферат , добавлен 22.05.2010
Основные этапы конструкторской подготовки машиностроительного производства. Структура и назначение инженерных служб и отделов. Обзор назначений, компоновок и технических характеристик современных универсальных горизонтально консольно-фрезерных станков.
Оборудование машиностроительных производств
Введение
Металлорежущий станок – это машина для размерной обработки путём
снятия стружки, а также электрохимической,
лазерной, электрозвуковой и другой обработки.
Оборудование: ~80% - станочное оборудование
~16% - кузнечно-прессовое
~3% - литейное оборудование
Структурная схема станка:
Станок состоит из отдельных частей или узлов. Основные узлы:
1.Главный привод или привод главного движения – передаёт движение осуществления процесса резания с заданной скоростью.
2.Привод подач – обеспечивает относительное перемещение инструмента и заготовки для формирования обработанной поверхности.
3.Несущие системы состоят из последовательного набора базовых деталей (основание, станина, стойка, колонна и т.д.), соединённых между собой неподвижными соединениями (стыками) или подвижными (направляющими). Обеспечивают правильное относительное положение инструмента и заготовки при воздействии силовых и температурных факторов.
Классификация станков
1.По назначению: делятся на 9 групп, а каждая группа на 9 типов.
1гр. – токарные
2гр. – сверлильные и расточные
3гр. – шлифовальные и доводочные
4гр. – комбинированные
5гр. – зубо- и резьбообрабатывающие
6гр. – фрезерные
7гр. – строгальные, долбёжные и протяжные
8гр. – отрезные
9гр. – разные
Внутри каждого типа станки могут различаться:
По компоновке
Кинематике
Конструкции
Системе управления
По размеру
Каждый тип имеет свой основной размер. Станки схожей компоновки,
кинематики и конструкции различаются только размером, образующим
размерный ряд. Станок конкретного типоразмера, спроектированный для
заданных условий обработки называют моделью. Каждая модель имеет
свой шифр (из цифр и букв).
Пример. 1Е365ПФ3
1- группа станка
3 – тип станка (револьверный)
65 – основной размер
Е – признак модернизации станка (может занимать другую позицию)
П – класс точности (повышенный)
Ф – признак ЧПУ
3 – тип системы ЧПУ («3» - контурная система)
2.По степени универсальности:
Универсальные (общего назначения)
Специализированные (рассчитанына обработку деталей определённой
формы, но разного размера)
Специальные (для обработки одной конкретной детали или нескольких
деталей похожей формы и размеров) – самые производительные
3.По степени точности: 5 классов
Н – нормальной (не ставится в обозначении)
П – повышенная
В – высокая
А – особо высокая
С – особо точные (мастерские)
При переходе от Н к П и от В к А станок не требует конструктивных изменений. При переходе от П к В и от А к С станок требует конструктивных изменений. При переходе от одного класса к другому, начиная с Н и заканчивая С, точность возрастает в 1,6 раз. Станки класса А и С эксплуати-
руются в специальных термоконстантных помещениях.
4.По степени автоматизации:
Автоматы и полуавтоматы
Агрегатные станки
Автоматические линии из автоматов, полуавтоматов и агрегатных станков
Станки с ЧПУ
Гибкие производственные модули (ГПМ) и роботизированные транспорт-
ные комплексы (РТК)
Гибкие производственные системы (ГПС)
5.По массе:
Лёгкие (до 1т)
Средние (до 10т)
Тяжёлые (свыше 10т)
Крупные, особокрупные, уникальные – свыше 100т.
Кинематика станков
1.Формообразование поверхностей
Любая деталь представляет собой тело, огрниченное поверхностями. Для
получения поверхности на станке необходимо перемещать одну производящую линию (ПЛ), называемую образующей (ОПЛ) вдоль другой,
направляющей (НПЛ) (рис. 1).
Для получения ПЛ на станке необходимо наличие вспомогательного элемента, линии или точки, которая материализуется в виде режущей кромки инструмента. Относительное перемещение инструмента и заготовки,
в результате которых образуются ПЛ называют движением формообразования (Ф). Различают:
Формообразующее движение скорости Фv
Формообразующее движение подачи Фs
Фv – обеспечивает съём обработанного материала (более быстрое)
Фs – обеспечивает подвод новых слоёв материала для этого съёма (более медленное)
Движения бывают: - простые
Сложные
Простое состоит из одного независимого движения: вращательного – В или
Поступательного – П. Сложное движение состоит из нескольких согласованных между собой взаимосвязанных элементарных движений.
Пример. (В1В2), (П1П2), (В1П2), (В1П2П3).
2.Методы образования производящих линий (ПЛ)
В зависимости от инструмента, его режущей кромки различают 4 метода
формообразования (рис. 2):
Копирование
Касание
1.Копирование (рис. 3)
При этом методе ПЛ получают в виде копии (отпечатка) режущей
кромки инструмента. Формообразующих движений нет. Признак
копирования – наличие фасонного инструмента.
2.Обкат (рис. 4)
При этом методе ПЛ получают в виде огибающей ряда последова-
тельных положений, занимаемых режущей кромкой инструмента при
обкате без проскальзывания образуемой линии.
Метод требует одного сложного движения.
3.След (рис. 5)
При этом методе ПЛ получают в виде следа точки режущей кромки
инструмента при его движении вдоль образуемой линии. Требует одного
простого или сложного движения.
4.Касание (рис. 6)
При этом методе ПЛ получают в виде огибающей мест, точек касания,
режущей кромки инструмента при движении оси вращения инструмента
вдоль образуемой линии. Требует не менее двух движений, одно из
которых вращение инструмента вокруг своей оси. Признак касания:
наличие фрезы или фасонного круга.
Примеры получения цилиндрических поверхностей (рис. 7,8):
Выводы:
1. Для получения любой поверхности нужны две ПЛ и два метода формообразования.
2. Обе ПЛ находятся на обработанной поверхности.
3. Из двух ПЛ образующей будет та, которая получается первой.
4. Если для получения поверхности используется метод копирования, то с его помощью получается ОПЛ.
5. Если одним из методов является копирование и для получения поверхности необходимо только одно движение, то это будет движение Фv.
6. Если для образования поверхности не используется метод копирования, то ОПЛ получается за счет более быстрого формообразования движение скорости, которое является главным или это главное движение входит в состав сложного Фv.
3.Движения станка.
Параметры движения (рис. 9):
Исходная точка (положение) (“О”).
Траектория (Т).
Скорость (С).
Направление (+).
Всякое движение, выполняющее какую-либо функцию на станке, называет-
ся исполнительным.
Машиностроительный комплекс представляет сложное межотраслевое образование, включающее машиностроение и металлообработку. Машиностроение объединяет специализированные отрасли, сходные по технологии и используемому сырью. Металлообработка включает промышленность металлических конструкций и изделий, а также ремонт машин и оборудования.
Машиностроение является ведущей отраслью тяжелой индустрии страны. Создавая наиболее активную часть основных производственных фондов -- орудия труда, машиностроение в значительной степени оказывает влияние на темпы и направления научно-технического прогресса в различных отраслях хозяйственного комплекса, на рост производительности труда и другие экономические показатели, определяющие эффективность развития общественного производства. На долю машиностроения приходится около 1/5 объема выпускаемой продукции промышленности страны, почти 1/4 основных промышленно-производственных фондов и 1/3 промышленно-производственного персонала.
Ассортимент выпускаемой продукции машиностроения отличается большим многообразием, что обусловливает глубокую дифференциацию его отраслей и влияет на размещение производств, выпускающих различные виды продукции.
В настоящее время в машиностроении по степени технической оснащенности выделяют пять уровней технологического уклада.
Первый уровень представлен производством оборудования для горнодобывающей промышленности и предприятий, перерабатывающих первичное сырье.
Второй уровень связан с производством оборудования для сельского хозяйства.
Третий уровень представлен производством оборудования для черной и цветной металлургии, производством строительных материалов.
Четвертый уровень включает автомобильную и подшипниковую промышленность, электротехническое машиностроение и др.
Пятый уровень представляют предприятия, связанные с высокими технологиями: это -- производство ЭВМ, оптико-волоконная техника, роботостроение, производство станков и оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), ракетно-космическое производство, авиационная промышленность.
В структуре машиностроения насчитываются 19 крупных комплексных отраслей, более 100 специализированных подотраслей и производств.
К комплексным отраслям, сходным по технологическим процессам и используемому сырью, относятся тяжелое, энергетическое и транспортное машиностроение, электротехническая промышленность, химическое и нефтяное машиностроение, станкостроительная и инструментальная промышленность, тракторное и сельскохозяйственное машиностроение, машиностроение для легкой и пищевой промышленности.
В течение длительного периода темпы развития машиностроения опережали развитие промышленности в целом. Высокие темпы были характерны для отраслей, определяющих научно-технический прогресс, и в первую очередь станкостроения, приборостроения, электротехнической и электронной промышленности, производства средств вычислительной техники, авиакосмического производства.
Достижения машиностроительного комплекса характеризовались не только ростом объемов его производства, но и созданием и выпуском прогрессивных видов продукции, внедрением более современных технологий.
В последние десятилетия машиностроительный комплекс формировался в соответствии с текущими потребностями экономики и обороны страны под конкретную номенклатуру конечной продукции. В результате были созданы предметно-специализированные предприятия с жесткими технологическими связями, низкой гибкостью и мобильностью производства.
Кризисная ситуация, назревшая в стране к началу 1990-х годов, существенно отразилась на отрасли. Структура машиностроения отличалась крайней утяжеленностью с высокой степенью милитаризации. Отмечались высокий уровень концентрации и монополизации производства, избыточная, неэффективная производственная активность. Лишь около 1/4 новых технологий соответствовали мировому уровню.
В результате в СССР стали происходить нарушения договорных обязательств по поставкам продукции, натурализация обмена, возникновение в широких масштабах бартерных сделок. Менялись налаженные связи по поставкам комплектующей и конечной продукции машиностроения. Высокий уровень территориального разделения труда, а также монополизм, присущий машиностроительному комплексу СССР, явились причиной отсутствия в России целого ряда производств, необходимых для нормального функционирования как машиностроения, так и всего хозяйственного комплекса страны.
За период 1998--2009 гг. объем промышленной продукции машиностроения возрос в 9,1 раза и составил 2,6 трлн руб. Деиндустриализация экономики отразилась и на машиностроительном комплексе. Отрасли машиностроения пятого уровня, ориентированные на выпуск наукоемкой продукции, сократили производство с 45,3 до 22,5%. Выпуск высокопроизводительного наукоемкого оборудования, оснащенного электронными устройствами и микропроцессорным управлением, за отмеченный период сократился в десятки раз, а по некоторым номенклатурным позициям -- в сотни раз. Так, производство станков с ЧПУ сократилось в 142 раза. В стране в 2007 г. было изготовлено всего 200 станков с ЧПУ, а в Японии (для сравнения) -- около 35 тыс., свыше половины из них были реализованы на мировом рынке. Производство кузнечно-прессовых машин с ЧПУ сократилось с 370 до 22 единиц, или в 16,8 раза. В значительных объемах сократился также выпуск прогрессивного режущего инструмента, особенно из керамики, поликристаллических синтетических алмазов и сверхтвердых материалов, абразивных микропорошков. Тогда как производство продукции четвертого уклада (автомобилей) осталось практически без изменений и составило 1,1 млн шт.
Ухудшилось внешнеторговое сальдо по продукции машиностроения: если в 1990 г. объем импорта превышал объем экспорта на 33%, то в 2009 г. -- почти на 90%. Общее снижение экспортного потенциала машиностроения вызвано как внешними, так и внутренними факторами. К первым относятся разрушение предметной специализации, существовавшей в рамках СЭВ и СССР, а также изменение соотношения цен производителей сырьевых и обрабатывающих отраслей. Индексы роста цен по сырьевым отраслям превысили соответствующие показатели для машиностроительного комплекса по электроэнергетике более чем в 4 раза, топливной промышленности примерно в 3 раза, черной металлургии почти в 2 раза. Вследствие этого цена факторов производства машиностроительной продукции (за исключением труда) приблизилась к мировой.
К внешним факторам снижения экспортного потенциала относятся низкая (по сравнению с зарубежными аналогами) конкурентоспособность выпускаемой продукции и неготовность к активной деятельности в области мониторинга рынков, маркетинга и обслуживания техники в сфере эксплуатации.
Главным сдерживающим фактором развития машиностроения с 1992 г. выступает сокращение инвестиций в развитие машиностроительного комплекса, высокий износ основных производственных фондов, устаревшие технологии в машиностроительном комплексе.
Структурные изменения в выпуске продукции машиностроения отражают сдвиги в экономике в целом и в ее отраслях.
Повышение удельного веса ремонта машин и оборудования с 8,5 до 14% отражает естественный процесс экономического кризиса и необходимость поддерживать в работоспособном состоянии стареющий парк техники. Недостаточно продуманная политика на ориентацию развития топливно-сырьевых отраслей определила повышение в отраслевой структуре доли машиностроения с 7,8 до 18,9%. В то же время удельный вес наукоемких отраслей, определяющих научно-технический прогресс и повышение производительности труда (приборостроение, машиностроение оборонного комплекса), сократился с 45,3 до 27,6%. Снижение доли структурообразующих отраслей машиностроения представляет угрозу невыполнения им одной из главных ролей -- обеспечения воспроизводственного процесса в экономике, обновления ее на основе прогрессивной техники и технологии, т.е. реструктуризации. В настоящее время машиностроение использует лишь 10--15% мощностей, имевшихся на начало 1992 г., и без внедрения наукоемких технологий. В то же время отечественные технологические разработки позволяют производить широкий спектр техники с высокими трудо-, энерго- и материалосберегающими характеристиками. Широкое внедрение ресурсосберегающих технологий обходится в 2--3 раза дешевле увеличения объемов добычи топлива и сырья, что особенно важно для потребителя в условиях приближения роста цен на производство к мировым. Следовательно, основные тенденции, наблюдаемые в машиностроении, свидетельствуют об отходе как от ведущих мировых тенденций (рост наукоемкой продукции), так и от функции технологического обеспечения воспроизводственного процесса в экономике.
В 1997 г. впервые за годы экономических реформ в России в машиностроении отметились положительные сдвиги в объеме производства. По сравнению с 1996 г. производство отечественных цветных телевизоров увеличилось в 2,4 раза, персональных ЭВМ -- на 29,8%, автобусов -- на 21,6, легковых автомашин -- на 13,5%. Доля машин и оборудования в общем объеме российского экспорта возросла с 9,6 до 10,1%, в том числе в экспорте в страны дальнего зарубежья -- с 7,8 до 8,2%. В целом выпуск продукции машиностроения и металлообработки повысился на 3,5%. 1997 г. стал годом активного формирования нового облика машиностроения. Свидетельством этого процесса являются ориентация на текущий платежеспособный спрос (как внутренний, так и внешний), кооперация с ведущими зарубежными производителями с целью выпуска конкурентоспособной продукции, рационализация схем комплектования конечных продуктов, регионализация и локализация машиностроения в экспортно-ориентированных ФПГ, существенно меньшие по сравнению с дореформенным периодом объемы производства.
Однако финансовый кризис августа 1998 г. негативно отразился на экономике России, в том числе и на машиностроительном комплексе. Объемы промышленного производства здесь сократились на 4,9% по сравнению с 1997 г. Некоторая положительная динамика стала отмечаться с 1999 г.
В ходе приватизации произошла существенная децентрализация производства. Число действующих организаций в машиностроительном комплексе за 1992--2009 гг. увеличилось с 5,2 до 50,3 тыс., что создает возможности для структурного маневра, формирования новых конкурентоспособных отраслей, для гибкости и мобильности. Акционирование и приватизация в гражданском машиностроении близки к завершению. В оборонных отраслях государственный сектор еще обеспечивает около 40% объема выпуска промышленной продукции. В результате приватизации стирается грань между гражданскими предприятиями машиностроения и оборонного комплекса (исключая небольшое число сохранившихся военных заводов). В одни и те же ФПГ вошли как оборонные, так и гражданские предприятия. Например, в группе «Сокол» из 10 заводов пять относятся к оборонной промышленности, три -- к электротехнической и два -- к автомобильной.
В то же время на большинстве приватизированных предприятий существенные изменения в структуре, номенклатуре и объемах производства продукции еще не произошли. Поэтому экономический эффект в результате разгосударствления предприятий пока не достигнут.
В отраслевой структуре промышленности на долю машиностроения приходится 18,9%. Машиностроение занимает важное место в экономике регионов России. В структуре промышленного производства товарной продукции федеральных округов на долю машиностроения приходится от 8,8 до 28,7%. Особенно высок уровень его развития в Приволжском, Северо-Западном и Центральном федеральных округах.
В отличие от других отраслей промышленности на размещение отраслей машиностроительного комплекса в наименьшей степени влияют природные факторы (наличие полезных ископаемых, обеспеченность водными ресурсами) и весьма существенно воздействие экономических факторов, таких, как обеспеченность территории трудовыми ресурсами, наличие устойчивых транспортных связей, близость потребителей, специализация и кооперирование производства, высокий научно-технический и трудовой потенциал. В машиностроении потребительский фактор оказывает большее влияние на размещение производства, чем сырьевой. Специализация производства предполагает сосредоточение основной производственной деятельности на изготовлении одного продукта, части продукта или выполнение только отдельных операций при его производстве. Развитие специализации выражается не только в обособлении отдельных производств и отраслей, но и в четком разделении труда между отдельными предприятиями одной отрасли. Так, автомобилестроение представлено производствами автомобилей различных классов, автобусов и троллейбусов.
Специализация является важнейшим направлением интенсификации производства машиностроения. Она дает большие возможности для использования высокопроизводительного оборудования, средств автоматизации и роботизации производственных процессов, что обеспечивает рост производительности труда и повышает эффективность развития производства. Например, Камский автомобильный комплекс включает шесть крупнейших специализированных заводов: ремонтно-инструментальный, литейный, дизельный, прессово-рамный, кузнечно-прессовый и автосборочный. Они оснащены оборудованием и технологическими средствами, позволяющими сравнительно быстро, без дополнительных затрат перейти с производства одних видов автомобилей на другие.
Специализация промышленного производства обусловила широкие связи по кооперационным поставкам между предприятиями различных отраслей хозяйственного комплекса: металлургической, химической, текстильной и др. Кооперирование означает участие в процессе производства готового продукта нескольких предприятий, каждый из которых выполняет определенную технологическую операцию. Например, Волжский автозавод связан по кооперированным поставкам более чем с 300 смежниками, в том числе и странами дальнего зарубежья, поставляющими ему свыше 100 комплектующих изделий и 500 наименований материалов. На их долю приходится более 55% себестоимости производимой продукции.
Специализацию в машиностроении подразделяют на предметную, технологическую, подетальную. Отрасли предметной специализации производят технологическое оборудование для разных отраслей промышленности, строительства, черной и цветной металлургии, электроэнергетики, транспорта и т.д.; отрасли технологической специализации выпускают различные виды литья, кузнечно-прессовых изделий и другой продукции; отрасли подетальной специализации связаны с производством литья, кузнечно-прессовых изделий.
Производственно-технический потенциал отрасли характеризуется тремя основными показателями:
- 1) объемом выпускаемой товарной продукции (руб. или натуральных показателей),
- 2) размером основных промышленно-производственных фондов (руб.),
- 3) численностью промышленно-производственного персонала (чел.). Удельный вес этих показателей по отдельной отрасли в общих показателях машиностроения позволяет определить ее направленность.
Так, если удельный вес основных промышленно-производственных фондов (ОППФ) в данной отрасли значительно превышает долю занятых в ней, то такая отрасль относится к фондоемкой, но трудосберегающей (тяжелое машиностроение). Если же удельный вес численности промышленно-производственного персонала (ППП) значительно превышает долю ОППФ в отрасли, то эта отрасль принадлежит к числу трудоемких, но фондосберегающих.
Среди многочисленных факторов, влияющих на размещение отраслей и отдельных производств машиностроительного комплекса, выделяют материало-, энерго-, трудо- и фондоемкость, а также потребительский фактор.
В зависимости от особенностей взаимодействия таких факторов, как металлоемкость, материалоемкость и трудоемкость, выделяют тяжелое, общее и среднее машиностроение.
А.Г.Схиртладзе В.Ю.Новиков
Вешопотест
мтшосгротшьных npomoipTB
Под редакцией
члена-корреспондента РАН Ю. М.Соломенцева
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и специальностям: «Технология машиностроения» и «Металлообрабатывающие станки и комплексы»
Москва «Высшая школа» 2002
УДК 621 ББК 34.5-4
С 92
Р е ц е н з е н т - кафедра «Технология машиностроения» Челябинского го сударственного технического университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф.
С Н. Корчак)
Схиртладзе, А.Г.
С 92 Технологическое оборудование машиностроительных произ водств: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов/А.Г. Схиртладзе, В. Ю. Новиков; Под ред. Ю.М. Соломенцева.- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Высш. шк., 2001 - 407 с: ил.
ISBN 5-06-003667-7
Рассмотрены основные понятия и определения, управление, электроприво ды, гидрооборудование металлообрабатывающих станков, универсальные, токар ные, фрезерные, резьбообрабатывающие станки, станки сверлильно-расточной группы; рассмотрены устройство, кинематика, наладка, основные положения и принципы конструирования металлорежущих станков строгально-протяжной, шлифовальной, зубообрабатывающей групп, агрегатных, многоцелевых, станков для электрохимической и электрофизической обработки, а также вопросы при емки, эксплуатации и обслуживания.
Первое издание вьшшо в 1997 г.
Для студентов машиностроительных специальностей вузов. Может быть пользовано студентами техникумов и колледжей, а также инженерно-техничес работниками машиностроительных предприятий.
Оригинал-макет данного издания является собственностью издательства «Высшая шко ла», и его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия издатель ства запрещается.
Введение | ||
1. Основные понятия о металлообрабатывающих станках | ||
1.1. Общие сведения о металлообрабатывающих станках | ||
1.2. Типовые механизмы металлообрабатывающего оборудования. . . . | ||
1.3. Общая методика наладки металлообрабатывающих станков | ||
1.4. Электроприводы металлообрабатьшающих станков | ||
1.5. Гидрооборудование металлообрабатьгоаюишх станков | ||
2. Общие сведения о станках с программным управлением (ПУ) . . . | ||
2.1. Назначение станков с программным управлением | ||
2.2. Типы систем программного управления станками | ||
2.3. Общие сведения о цикловом программном управлении станками | ||
2.4. Общие сведения о числовом программном управлении станками. . . | ||
2.5. Классификация систем числового программного управления | ||
2.6. Классификация и конструктивные особенности станков с ЧПУ. . . | ||
2.7. Основные блоки и узлы УЧПУ | ||
3. Металлообрабатывающие станки: устройство, кинематика, наладка | ||
3.1. Станки токарной группы | ||
3.2. Токарные автоматы и полуавтоматы | ||
3.3. Токарные станки с ПУ | ||
3.4. Станки сверлильно-расточной группы | ||
3.5. Станки сверлильно-расточной группы с ЧПУ | ||
3.6. Фрезерные станки | ||
3.7. Фрезерные станки с ЧПУ | ||
3.8. Резьбообрабатывающие станки | ||
3.9. Станки строгально-протяжной группы | ||
3.10. Шлифовальные станки | ||
3.11. Шлифовальные станки с ЧПУ | ||
3.12. Зубообрабатывающие станки | ||
3.13. Зубообрабатьгеающие станки с ЧПУ | ||
3.14. i^eraTHbie станки | ||
3.15. Агрегатные станки с ЧПУ | ||
3.16. Многоцелевые станки с ЧПУ | ||
3.17. Станки с ЧПУ для электрохимических и электрофизических методов | ||
обработки |
||
4. Технологическое оборудование автоматизированного производства . | ||
4.1. Назначение и классификация автоматизированных станочных систем | ||
механообработки | ||
4.2. Автоматические линии | |
4.3. Промышленные роботы (ПР) | |
4.4. Гибкие производственные модули (ГПМ) | |
4.5. Гибкие производственные системы (ГПС) | |
4.6. Роботизированные комплексы | |
4.7. Гибкие автоматизированные участки (ГАУ) | |
Г л а ва 5. Эксплуатация металлообрабатътаюощх станков | |
5.1. Транспортирование и установка станков | |
5.2. Испытания станков | |
5.3. Паспортизация станков | |
5.4. Производственная эксплуатация и обслуживание станков | |
5.5. Особенности эксплуатации станков с ЧПУ | |
5.6. Особенности эксплуатации гибких производственных систем. . . . | |
Список литературы |
ВВЕДЕНИЕ
Развитие производства во многом определяется техническим про грессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машино строения осуществляется за счет интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, приме нения прогрессивных технологий.
Металлообрабатывающие станки наряду с кузнечно-прессовым оборудованием являются основным оборудованием машиностроитель ных заводов. Повышение эффективности производства возможно пу тем его механизации и автоматизации, оснащения высокопроиз водительными станками с ЧПУ, промышленными роботами (ПР), создания и внедрения гибких производственных систем. Настоящей задачей отечественной станкоинструментальной промышленности яв ляется создание высокопроизводительных конкурентоспособньгх стан ков различного технологического назначения и прогрессивных конструкций режущего инструмента, обеспечивающих высокую эф фективность и точность обработки.
Развитию станкостроения в России в XVII веке и первой половине XVIII века во многом способствовали труды вьщающегося станкостро ителя А.К. Нартова, который создал токарно-копировальный станок. Большой вклад в отечественное станкостроение внесли российские самоучки Яков Батишев, который создал ряд сверлильных и других станков, Павел Захава, механик Тульского оружейного завода, постро ивший специальные сверлильные, опиловочные, отрезные станки для обработки оружейных стволов, Лев Собакин, Алексей Суркин и другие.
Новые технологические процессы и реализующие их станки, пред ложенные российскими мастерами и техниками в XVIII веке, позво лили освоить производство взаимозаменяемых деталей и узлов на 70-80 лет раньше, чем в Европе.
Большой вклад в развитие станкостроения внесли М.В. Ломоносов, который создал лобовые и сферотокарные (для обработки линз) станки, изобретатель Н.П. Кулибин, И.И. Ползунов, изготовивший инструмент и станки для токарной обработки паровых цилиндров.
в начале XIX века в России родилась новая наука - технология. В
ее основу легли достигнутые в XVIII веке успехи по взаимозаменяемо сти узлов при изготовлении и сборке различного оружия. Положения этой науки сформулировал академик З.М. Севергин, на десятки лет опередивший западных машиностроителей.
В 1610 г. русский профессор И.А. Тиме положил начало науке обработки металлов. Он раскрыл сущность процесса резания, объяснил характер образования, строения и усадку стружки, вывел формулы для расчета действующих сил. Его соотечественник академик А.В. Гадолин, исходя из оптимальной скорости резания, предложил геометрический ряд коробок скоростей, который в настоящее время принят во всем мире.
С конца XIX века обработка резанием развивалась параллельно с совершенствованием инструментальных материалов, технологии и конструирования станков. Это привело к повышению скоростей реза ния и подачи, увеличению жесткости конструкции, росту мощности привода, улучшению механики станка.
Крупный вклад в развитие станкостроения внесли русские ученые К.А. Зворыкин, А.А. Брике, Я.Г. Усачев, Н.П. Гавриленко, П.Л. Чебышев.
В XX веке электрические приводы станков вытеснили трансмис сионные от паровой машины, с 1890 по 1910 гг. скорости резания возросли почти в 10 раз.
В период индустриализации страны было реконструировано и построено 8 станкоинструментальных предприятий, в числе которых московские заводы «Красный пролетарий» и «Серго Орджоникидзе».
В нашей стране впервые в мире были созданы автоматические линии, цехи и заводы. В 1939-1940 гг. на Волгоградском тракторном заводе была построена первая автоматическая линия станков. В 1950 г.
в г. Ульяновске вступил в действие первый в мире завод-автомат по изготовлению автомобильных поршней.
Нашей стране принадлежит приоритет в разработке устройств адаптивного управления станками. Эта работа, выполненная под ру ководством профессора B.C. Балакшина, стала основой для создания саморегулирующихся станочных комплексов, открывших путь к внед рению участков и цехов с малолюдной технологией.
Были разработаны быстропереналаживаемые гибкие производст венные системы (ГПС). Основой таких систем стали отечественные многооперационные станки с ЧПУ и автоматической сменой инстру мента, управляемые от ЭВМ.
Главным направлением по ускорению научно-технического про гресса является широкая автоматизация на основе применения авто матизированных станков, машин и механизмов, унифицированных модулей оборудования, робототехнических комплексов и вычислитель ной техники.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ
Классификация металлообрабатывающих станков. Металлообраба тывающий станок - это машина, предназначенная для обработки заготовок в целях образования заданных поверхностей путем снятия стружки или путем пластической деформации. Обработка производит ся преимущественно путем резания лезвийным или абразивным инс трументом. Получили распространение станки для обработки заготовок электрофизическими методами. Станки применяют также для выгла живания поверхности детали, для обкатывания поверхности роликами. Металлообрабатывающие станки осуществляют резание неметалличе ских материалов, например, дерева, текстолита, капрона и других пластических масс. Специальные станки обрабатывают также керами ку, стекло и другие материалы.
Металлообрабатывающие станки классифицируют по различным признакам, в зависимости от вида обработки, применяемого режущего инструмента и компоновки. Все серийно выпускаемые станки разде лены на девять групп, в каждой группе предусмотрены девять типов (табл. 1).
Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикаль ные), кинематикой, т. е. совокупностью звеньев, передающих движе ние, конструкцией, системой управления, размерами, точностью обработки и др.
Стандартами установлены основные размеры, характеризующие станки каждого типа. Для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, для фрезерных станков - длина и ширина стола, на который устанавливаются зато-
1 . Классификация металлообрабатывающих станков
Автоматы и полуавтоматы | |||||||||||||||
Токарные | специали | Револьвер | Сверлиль | Карусель | Токарные | Многорез | Специаль |
||||||||
зированные | ндельные | пиндельные | и лобовые | ||||||||||||
Сверлиль | Вертикаль | Полуавто | Координа- | Специаль | Горизон-. | Отделоч | Горизон |
||||||||
ные и расточ | но-сверлиль | тно-расточ- | но-сверлиль тально-рас- | но-расточные тально-свер |
|||||||||||
пиндельные | |||||||||||||||
Шлифова | Специали | Заточные | Притироч |
||||||||||||
лифовальные лифовальные но-шлифова- зированные | шлифоваль | ||||||||||||||
шлифоваль | ровальные |
||||||||||||||
Комбини | |||||||||||||||
рованные | |||||||||||||||
Резьбона | Зуборез | Для обра | 3>"боотде- | ||||||||||||
резьбообра- | бежные для ные | ко зерные для зерные для ботки торцов резерные | резьбошли- |
||||||||||||
батывающие | цилиндричес нических | ко цилиндричес червячных | зубьев колес | фовальные |
|||||||||||
ких колес | ких колес и колес | ||||||||||||||
шлицевых ва | |||||||||||||||
Строгаль | Продоль | Продоль | Попереч | |||||||
ные однос ные двухс- но-строгаль ные | ные горизон | ные верти |
||||||||
и бесцент- |
||||||||||
тывающие | рово-обдиро- |
|||||||||
Для испы Делитель Баланси тания инст ные машины ровочные рументов
товки или приспособления, для поперечно-строгальных станков - наибольший ход ползуна с резцом.
Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, ки нематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавлива емого изделия от 80 мм до 12,5 м.
Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр - номер, состоящий из нескольких цифр и букв. Первая цифра означает группу станка, вторая - его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модерниза цию основной базовой модели станка.
По степени универсальности различают следующие станки - уни версальные, которые используют для изготовления деталей широкой номенклатуры с большой разницей в размерах. Такие станки приспо соблены для различных технологических операций:
- специализированные, которые предназначены для изготовления однотипньЕС деталей, например, корпусных деталей, ступенчатых валов сходных по форме, но различных по размеру;
- специальные, которые предназначены для изготовления одной определенной детали или детали одной формы с небольшой разницей
в размерах.
По степени точности станки разделены на 5 классов: Н - станки нормальной точности, П - станки повышенной точности, В - станки высокой точности, А - станки особо высокой точности, С - особо точные или мастер-станки. В обозначение модели может входить буква, характеризующая точность станка: 16К20П - токарно-винторезный станок повышенной точности.
По степени автоматизации вьщеляют станки-автоматы и полуавто маты. Автоматом называют такой cTaiiOK, в котором после наладки все движения, необходимые для выполнения цикла обработки, в том числе загрузка заготовок и выфузка готовых деталей, осуществляется автоматически, т. е. выполняются механизмами станка без участия оператора.
Цикл работы полуавтомата выполняется также автоматически, за исключением загрузки-выфузки, которые производит оператор, он же осуществляет пуск полуавтомата после загрузки каждой заготовки.
С целью комплексной автоматизации для крупносерийного и мас сового производства создают автоматические линии и комплексы, объединяющие различные автоматы, а для мелкосерийного производ ства - гибкие производственные модули (ГПМ).
