Классификация станков машиностроения

КЛАССИФИКАЦИЯ 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, фрезерные и шлифовальные. Условная классификация станков по технологическому признаку приведена в табл. 1.

В последние годы 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 первая цифра указывает на группу станка (например, токарные 1), а вторая – на тип (например, токарно-карусельные станки имеют в обозначении цифру 15), а последние цифры характеризуют размер рабочего пространства, т.е. предельно допустимые размеры обработки.

 Универсальные станки, иначе называемые станками общего назначения, предназначены для изготовления широкой номенклатуры деталей, обрабатываемых небольшими партиями в условиях мелкосерийного и серийного производства. Универсальные станки с ручным управлением требуют от оператора подготовки и частичной или полной реализации программы, а также выполнения функции манипулирования (смена заготовки и инструмента), контроль и изменение.

Станки наиболее распространенных технологических групп образуют размерные ряды, в которых за каждым станком закреплен вполне определенный диапазон размеров обрабатываемых деталей. Например, в группе токарных станков возможности станка характеризуются цилиндрическим рабочим пространством, а для многооперационных станков – прямоугольным рабочим пространством. По основному размеру рабочего пространства, максимальному диаметру для токарных станков, ширине стола для фрезерных и многооперационных станков устанавливают ряд стандартных значений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

 

      На станках токарной группы  обрабатывают детали типа валов, дисков, и втулок, осуществляя обтачивание наружных цилиндрических поверхностей, торцов и уступов, прорезание канавок и отрезку, растачивание отверстий (цилиндрических, конических и фасонных), обтачивание конических и фасонных поверхностей, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, нарезание наружной и внутренней резьбы резцом, метчиком, плашкой, вихревое нарезание резьбы, накатывание рифленых поверхностей

       Главным движением, определяющим  скорость резания, является вращение  шпинделя, несущего заготовку. Движением, определяющим величины продольных и поперечных подач, является движение суппорта, в котором закрепляют резцы, а при обработке концевым инструментом движение подачи получает задняя бабка станка. По классификации токарные станки относят к 1-й группе.

 

      ТОКАРНЫЕ СТАНКИ

 

     Токарные станки имеют 9 типов (по классификации) и составляют примерно 30% всего станочного парка.

      Делятся  на универсальные  и  специализированные. Универсальные делятся на токарные (без ходового винта) и токарно-винторезные.

 Размерные  параметры токарно-винторезных станков:

                     - наибольший диаметр обрабатываемой  поверхности (высота центров)

                     - наибольшая длина обрабатываемой поверхности (межцентровое расстояние)

     Отечественные станки по размеру наибольшего диаметра бывают от 85 до 5000 мм, по наибольшей длине обрабатываемой детали от 125 до 24000 мм.

                         Рис.1. Токарно-винторезный станок

 

      Традиционная компоновка токарно-винторезного станка общего назначения показана на рис 1. На основании 1 закреплены станина 11 и корыто 12. На станине размещены передняя бабка 3 и коробка подач 2. По направляющим станины перемещаются суппорт 6 с фартуком 9 и задняя бабка 7. Двигатель установлен в основании и закрыт кожухом.

        Движение от коробки подач передается механизмам фартука или через ходовой вал 8 (при точении), или через ходовой винт 10 ( при нарезании резьбы резцом). На передней стенке фартука, коробке передач и передней бабке сосредоточены рукоятки управления станком. Экран 4 и щиток 5 обеспечивают безопасность работы на станке. Основное электрооборудование станка размещено в электрошкафу 13.

        В легких товарных станках применяют разделенный привод главного движения. В этом случае коробку скоростей устанавливают в основании станка, а в передней бабке (шпиндельной) размещают шпиндель и перебор.

      Станки с числовым программным управлением имеют часто традиционную компановку станков общего назначения такого же размера. Многооперационные станки токарного типа по компоновке существенно отличаются от традиционной.

      Станины токарных станков представляют собой сложные корпусные отливки коробчатой формы; они служат для монтажа основных узлов станка.

 

      ТОКАРНО-РЕВОЛЬВЕРНЫЕ СТАНКИ

 

          Токарно-винторезные станки предназначены практически для всех видов токарной обработки. Их отличие-отсутствие ходового винта и задней бабки, вместо которой – продольный или крестовой суппорт, с установленной револьверной головкой. В головках может быть от 6 до 18 гнезд для различных режущих инструментов и оснастки.

        Чаще всего револьверные головки бывают трех видов:

- призматические с вертикальной осью поворота и 6-8 гранями (рис.2а)

- цилиндрические с горизонтальной осью поворота, параллельной оси шпинделя и до 18 гнезд (рис.2б)

-  цилиндрические с горизонтальной осью поворота, перпендикулярной оси шпинделя (рис.2в)

 

                  а)                                                        б)                                                           в)

 

Рис. 2. Основные виды токарно-револьверных станков

 

       На некоторых станках ,чаще более крупных, имеется и обычный крестовой суппорт   с резцедержателем.

       По виду заготовок токарно-револьверные станки делятся на прутковые и патронные (более крупные).

      Зажим прутка обычно производится с помощью цангового патрона, штучных- кулачковым патроном.

 

     ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНЫЕ СТАНКИ

 

      Станки предназначены для обработки крупных заготовок  (по весу и диаметру) сравнительно небольшой высоты. Горизонтальная плоскость  круглого стола (планшайбы) облегчает установку   и выставление заготовки.

     На карусельных станках (рис. 3)  выполняются почти все токарные операции, в том числе при наличии  специальных приспособлений – фрезерование, шлифование, долбление.

      Размерный ряд определяется диаметром планшайбы, который шифруется в обозначении модели:

1508, 1512, 1516…..диаметр  планшайбы = 800, 1200, 1600 мм. При диаметрах планшайбы до 2000 мм

карусельные станки делают одностоечными, при диаметре планшайбы больше 2000 мм – двухстоечными. Наибольший диаметр планшайбы.- до 18000….25000 мм.

     Кроме универсальных отечественная промышленность выпускает специализированные станки с кольцевой планшайбой и башенные карусельные станки для растачивания заготовок большого диаметра.

 

                                 Рис.3 Двухстоечный токарно-карусельный  станок

 

        ТОКАРНО-ЗАТЫЛОВОЧНЫЕ СТАНКИ

 

       Станки предназначены для  обработки  затылочных поверхностей зубьев многолезвийных режущих инструментов : обычных фасонных дисковых и цилиндрических фрез, червячных фрез различных назначений (модульных, шлицевых, храповых), зенкеров, метчиков и т.д.

      Принцип работы станков : затылуемому инструменту сообщается равномерное  вращательное движение В1 (рис. 4), а резцу равномерно поступательное П2. При сложении движений (В1+П2) спиночная поверхность зубьев получается в виде  архимедовой спирали

           В точке 2 производится реверс движения П2 и резец  быстро отводится (отскок) в точку  1’. Далее движения повторяются. За один оборот число затыловочных движений  резца равно числу зубьев на  инструменте. Затыловочные движения и и отскок осуществляются от кулачка.

При одноподъемном  кулачке число  оборотов кулачка равно числу  зубьев инструмента. Т.е. между кулачком и шпинделем должна быть жесткая кинематическая связь со звеном настройки в цепи.       При затыловании  червячных фрез и метчиков, у  которых зубья расположены на  винтовой линии (рис.5), резец дополнительно   равномерно должен  перемещаться вдоль  оси затылуемого  инструмента(П3).

`

 

Рис. 4. Схема затылования

 

         За один оборот заготовки перемещение резца должно быть равно шагу (t) винтовой линии. Поэтому, между шпинделем и продольным суппортом  должна быть жесткая связь в виде  кинематической цепи со звеном настройки.

           

                   Рис.5 Схема затылования по винтовой  линии

 

       Затылование производится при невысоких скоростях резания   V, т.к. обрабатываемость инструментальных сталей плохая, а при больших частотах двойных ходов  затыловочного суппорта значительной массы  (25-50 кг)  возникают большие инерционные нагрузки, из-за  чего происходит отрыв суппорта от кулачка ( прижим обычно пружинный)

 

    РЕЗЬБОНАРЕЗНЫЕ СТАНКИ

 

      Операция нарезания резьбы на токарных станках является одной из наиболее распространеных.  При этом используются  фасонные резцы, метчики, плашки, гребенки, головки, дисковые и продольные фрезы , а так же накатка роликами и плашками. Кроме того нарезание модульных резьб (на винтах, червяках цилиндрических и глобоидных) в крупносерийном и массовом производстве часто выполняется чашечными резцами (долбяками) или червячными фрезами  по методу обката.

 

    РЕЗЬБОФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

    На них  применяются   способы резьбофрезерования дисковой   фасонной фрезой и групповой фрезой  (как наружных, так и внутренних резьб).

                                                                       

   

                          а) Дисковой-фасонной фрезой                                        б) групповой фрезой

 

              Суть  резьбофрезерования: Перед началом  резьбофрезерования дисковая фреза, имеющая профиль резьбы  устанавливается поперечным перемещением суппорта на полную глубину резьбы и от электродвигателя М1 ей сообщается вращение В1 (главной фрезы). Одновременно от электродвигателя М2 заготовка получает  вращение В2  подачи (круговой), а продольный суппорт – поступательное движение  П3. Движения В2 и П3 соласованы так, что за 1 оборот заготовки суппорт перемещается на величину шага резьбы t.                        

     Групповая (гребенчатая) фреза  представляет собой набор дисковых фрез. При этом толщина каждой из них равна шагу резьбы.

     При нарезании резьбы сначала производится поперечное врезание фрезы на глубину резьбы, после чего заготовка  делает один полный оборот , а продольный суппорт за это время перемещается продольно на шаг резьбы, т.е. каждая элементарная фреза нарезает один виток . Общая длина групповой фрезы (lфр) больше длины резьбы (lрезьб) на 2-3 шага.

      Резьбофрезерование  производительнее резцовой нарезки, однако менее точное. Поэтому используется для нарезания крепежных резьб или предварительного нарезания  резьб в массовом производстве.

 

          СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

 

     В общем парке станков сверлильные составляют примерно 20%.

    На них выполняются сверление глухих и сквозных отверстий, зенкерование и растачивание, развертывание цилиндрических и конических отверстий, зенкование, подрезка  торцев. Кроме того, используя плавающие патроны можно нарезать резьбы метчиками  и плашками. Они делятся:

-настольные (с  ручным управлением)

-вертикально-сверлильные

-радиально-сверлильные

-многошпиндельные  с постоянными  шпинделями (бывают и с переставными шпинделями)

-горизонтально-сверлильные  для глубокого сверления

-центровальные

 

     Основные параметры станков: наибольший диаметр (dmax) сверления стальных заготовок, размер конуса   в шпинделе, наибольших ход шпинделя 1300-2000мм.

      В модели станка зашифровывается максимальный диаметр сверления в стальных заготовках : 2Н118, 2А125, 2Н135, где dmaх=18, 25, 35 мм.

      Настольные станки выпускаются для сверления отверстий с dmax=3,6,12 и 16 мм, вертикальные – dmax=18,25,35,50,75мм, радиальные – dmax=25,35,50,75,100 мм с вылетом шпинделя 300-2000мм.

 

         ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

 

         Станки предназначены для использования в основных производственных цехах в условиях единичного и мелкосерийного производства, а также в ремонтно-механических  и инструментальных цехах.

        Главное движение – вращение шпинделя (nшп) ,которое настраивается с помощью коробки скоростей. Движение подачи – вертикальное (Sв) перемещение гильзы - осуществляется от шпинделя через коробку подач.  Коробки скоростей  и подач  имеют простую множительную структуру. Так в станке 2Н118 имеется 9 ступеней вращения, которые обеспечиваются двумя тройными зубчатыми блоками.

 

Рис.7 Конструкция вертикально-сверлильного станка.

 

 

 

 

 

         РАДИАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

 

      Станки служат для  обработки отверстий в тяжелых корпусных деталях без их переустановки.

Основные узлы станка (рис.8):

1-основание 2-тумба 3-неподвижная вертикальная колонна 4-поворотная гильза 5-стопорный хомут (от поворота) 6-траверса                               7-винт установочных (П1) перемещений   траверсы 8- двигатель на винт 7 9- стол ( в случае крупных заготовок  стол убирается) 10-горизонтальные направляющие 11-шпиндельная  бабка 12-электродвигатель 13-шпиндельный  узел 14-рукоятка  перемещения  П2   шпиндельной  бабки

                                                                                     

 

Рис.8 Конструкция радиально-сверлильного станка

 

         Принадлежности радиально-сверлильных станков: переходные втулки, клинья для выбивания и затягивания инструментов, машинные тиски, патроны для инструментов с цилиндрическим хвостовиком.

 

          РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

   

       Их доля в общем парке  примерно 2,5%. Это широкоуниверсальные станки, которые применяются в основном  в условиях единичного и серийного производства. На них выполняют черновое и чистовое растачивание отверстий в корпусных деталях, сверление, зенкование и развертывание отверстий, нарезание резьб, фрезерование плоскостей, подрезание торцев и др.

       В зависимости от характера выполняемых операций, назначения и конструктивных особенностей расточные станки делятся на универсальные и специализированные. В свою очередь универсальные делятся на горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные.

     Наиболее существенным параметром расточных станков , определяющим их типоразмер , является диаметр расточного шпинделя. Отечественные станки бывают   с диаметром расточного шпинделя от 80 до 320 мм.

     Формообразующие движения: вращение расточного шпинделя с инструментом, вращение шпинделя или планшайбы и движения подач. Подача может сообщаться шпинделю или ползуну планшайбы столу с заготовкой.

 

          ГОРИЗОНТАЛЬНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ.

 

     Основные движения  на станке:

     Главное- вращение шпинделя (Vшп) или планшайбы (nпл), продольная подача стола (Sпрод), поперечная подача стола (Sпопер), вращение стола (nст), вертикальная подача бабки (Sверт), выдвижение шпинделя (Sос), подача ползуна (Sполз), установочные перемещение.

Основные узлы станка(рис.9):

1-станина                                                                8-стол (поворотный)

2-вертикальная стойка                                          9-продольные направляющие

3-шпиндельная бабка                                           10-продольные салазки

4-расточной шпиндель                                         11-задняя стойка

5-планшайба на полом шпинделе                       12-  люнет

6-ползун                                                                 13-поперечный стол

7-ползун подачи шпинделя

 

Рис.9 Конструкция горизонтально-расточного станка.

 

      При растачивании соосных отверстий в корпусных деталях используется борштанга. При смещениях шпиндельной бабки  по высоте синхронно перемещается и люнет (12).

 

     Принадлежности горизонтально-расточного станка: переходные втулки, оправки   (консольные и борштанги), прихваты и крепежные болты, угольники, машинные тиски.

 

КООРДИНАТНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

 

      Станки предназначены для обработки отверстий в деталях с обеспечением высокой точности их взаимного расположения. Можно также выполнять сверление, чистовое фрезерование, разметку, проверку межцентровых расстояний и т.д. Точное измерение расстояний обеспечивается оптическими, оптикомеханическими, электрическими и др. измерительными системами. Станки малых и средних размеров делаются одностоечными, крупные – двухстоечными. В одностоечных – шпиндель осуществляет вращение и движение осевой подачи, а крестовой стол с деталью перемещается  в двух взаимноперпендикулярных направлениях. У двухстоечных- стол перемещается продольно, а шпиндельная бабка (головка) по направляющим траверсы – в поперечном. Станки имеют высокую жесткость несущей системы, точные направляющие и шпиндельные подшипники, также весьма простую (относительно расточных станков) кинематику.

     Станки используются в основном производстве и очень широко в инструментальных цехах при изготовлении приспособлений, кондукторов и т.д.

 

 

     АЛМАЗНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

 

    Станки предназначены для тонкого (алмазного) растачивания отверстий в корпусных деталях различных назначений. Обеспечивают финишную высокую точность геометрической формы отверстий и малую шероховатость поверхностей.

   Делятся на вертикальные и горизонтальные, одно и многошпиндельные.

    Основные узлы станка (рис.10):

 

 

 

        Рис.10 Конструкция алмазно-расточного станка.

 

     Формообразующие движения – вращение шпинделя (nшп) и осевой подачи (Sос)  кронштейна.

      Кинематика приводов главного движения, и подач на этих станках предельно упрощена.

      Изменение в настройке nшп и Sос  осуществляется с помощью сменных зубчатых колес.

 

        

 

 

 ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

     На станках выполняются самые разнообразные виды обработки: фрезерование плоскостей, уступов, пазов и канавок (прямых, винтовых, криволинейных), фасонных поверхностей.

     Инструментальные заводы выпускают примерно 80 типов нормализованных фрез, а количество их типоразмеров больше 1300. Кроме того, очень велико количество специальных фрез.

     В общем парке доля фрезерных станков составляет примерно 10-11%. По технологическому назначению делятся на станки общего назначения, специализированные и специальные.

      Станки общего назначения: консольно-фрезерные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фрезерные и карусельно-фрезерные.

      Из специализированных можно отметить копировально-фрезерные, шпоночно-фрезерные, резьбо-фрезерные, фрезерно-обрезные

    Специальные фрезерные станки используются в серийном и массовом производстве и служат для фрезерования конкретной детали или нескольких однотипных.

 

        ГОРИЗОНТАЛЬНО-ВРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

       Формообразование-главное движения nшп и три подачи: продольная (Sпрод), поперечная (Sпопер) и вертикальная (Sверт). По каждому из направлений подач предусмотрены ускоренные установочные перемещения.

 

 

Горизонтально фрезерные станки (рис.11) имеют след. основные узлы:

                                                                                  

Рис.11 Конструкция консольно-фрезерного станка.

 

     

 

 УНИВЕРСАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

     Отличаются наличием поворотного стола с возможностью его поворота вокруг вертикальной оси на угол +\-45о. Поворот используется при обработке винтовых стружечных канавок на различных инструментах, при нарезании зубчатых колес с винтовыми зубьями.

 

 ШИРОКО-УНИВЕРСАЛЬНЫЕ  СТАНКИ

 

         У широко-универсальных станков, изготавливаемых на базе горизонтально-фрезерных, в хоботе - еще одна коробка скоростей со своим электродвигателем на 9 степеней вращения для второго шпинделя, смонтированного в поворотной головке, установленной на конце хобота.

 

    ВЕРТИКАЛЬНЫЕ КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

       Вертикальные консольно-фрезерные станки служат для фрезерования различных деталей концевыми, торцевыми, фасонными фрезами и фрезерными головками. Отличаются вертикальной компоновкой шпинделя. Основные узлы обычно унифицированны с узлами горизонтальных станков того же типоразмера.

       С целью большей универсальности у некоторых вертикально-фрезерных станков шпиндель может быть смонтирован в поворотной головке, что позволяет обрабатывать наклонные пазы, поверхности, уступы.

 

   БЕЗКОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

Выпускаются у нас с шириной стола 250, 320, 400, 500, 630, 700, 1000 мм

Используются для обработки более крупных деталей, т.к. обладают большей жесткостью

1-станина 2-верт.стойка 3-фрезерная бабка 4-поперечные салазки 5-продольный стол

Рис.12 Безконсольно-фрезерный станок

 

                 Коробка скоростей привода главного движения расположена в бабке 3, а коробка подач салазок и стола размещается в станине.

                 Приводы главного движения и подач – автономны, т.е. имеют собственное движение не связаны кинематически.

КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

      Консольно-фрезерные станки - самые  распространенные из фрезерных.  Делятся на горизонтальные, универсальные, широко-универсальные и вертикальные.

      Типоразмер консольно-фрезерных  станков определяется рабочей  поверхностью стола BxL:

      100х400(6802 Г, 6102) – типоразмер 02                              250х1000(6Р81, 6М11) – 1

      125х500(6803 Г, 6103) – типоразмер 03                              320х1250(6Д82, 6Р12Б) – 2

      160х630(6804 Г, 6104) – типоразмер 04                              250х1000(6М83Ш, 6М13П) – 3

      200х800(6М80, 6М10) – типоразмер 0                                500х2000(6М84, 6Н14) – 4

 

   ПРОДОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

            Стол имеет перемещение в одном направлении. Делают одно- и двухстоечные с размером стола от 320х1250 до 3000х12000.

1-станина 2-стойка 3 стол 4,5- шп.бабки 6-поперечина

 

Рис.13 Продольно-фрезерный станок

Приводы шпинделей – в корпусах бабок, привод станка – в станине. У двухстоечных имеется еще одна стойка(слева), а по ее вертикальным направляющим базируется базируется вторая шпиндельная бабка и поперечина, на которой устанавливается еще одна горизонтальная бабка.

 

   КАРУСЕЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

 

                Предназначены для обработки плоскостей у литых, кованых и штампованных заготовок по методу непрерывного фрезерования.

Бабка 3 имеет два шпинделя 4, вращение которым передается от коробки скоростей 5, размещенной в верхней части станка. Стол 6 смонтирован на горизонтальных направляющих и получает медленное вращение, которое является движением круговой подачи, что дает возможность вести круговое фрезерование. Наличие двух и более шпинделей позволяет вести совмещенное черновое и чистовое фрезерование. Шпинделя смонтированы в выдвижных панелях, что позволяет устанавливать их на разную высоту. Привод стола размещен в станине фстола – 750х2000мм.

Рис.14 Крусельно-фрезерный станок

 

 

 

 

СТАНКИ ШЛИФОВАЛЬНОЙ ГРУППЫ

 

ПОНЯТИЕ О ШЛИФОВАНИИ

 

Шлифованием называют резание металлов абразивными кругами. Шлифовальный круг - пористое тело, состоящее из большого числа абразивных зерен из материалов высокой твердости, скрепленных между собой связкой.

На режущих поверхностях круга зерна расположены беспорядочно на некотором расстоянии друг от друга и выступают на различную высоту. Поэтому все зерна работают неодинаково. Число зерен достигает десятков и сотен тысяч. Круг, вращаясь вокруг своей оси при перемещении заготовки, снимает тонкий слой металла (стружку) вершинами абразивных зерен. Съем стружки огромным числом беспорядочно расположенных зерен приводит к ее сильному измельчению и большому расходу энергии. Шлифовальные круги различают по виду абразивного материала, зернистости, связке, твердости, структуре (строению), форме и размерам. Шлифованием обрабатывают гладкие и ступенчатые валы, сложные коленчатые валы, шлицевальные валы, кольца и длинные трубы, зубчатые колеса, направляющие станины, плоские поверхности и отверстия корпусных деталей и т. д.

 

ОСОБЕННОСТИ ШЛИФОВАНИЯ

 

К особенностям шлифования можно отнести высокую скорость резания, размельчение стружки, геометрию режущих зерен шлифовального круга, сильный нагрев шлифуемой поверхности и стружки. Получаемая при обработке поверхность представляет собой совокупность шлифовальных рисок, оставляемых вершинами абразивных зерен круга.