Машиностроение. Производство. Токарные металлообрабатывающие станки

Оглавление

Машиностроение 2

Отрасли машиностроения по группам 2

Типы производства 4

Виды производства 6

Токарная группа станков 7

Виды токарных станков 8

Токарно-винторезный станок 8

Токарно-карусельные станки 9

Токарно-револьверный станок 10

Автомат продольного точения 11

Многошпиндельный токарный автомат 13

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр 13

Станки с ЧПУ 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Машиностроение

Машиностроение — отрасль тяжёлой промышленности, производящая всевозможные машины, орудия, приборы, а также предметы потребления и продукцию оборонного назначения.

Отрасли машиностроения по группам

Машиностроение делится  на три группы — трудоёмкое, металлоёмкое и наукоёмкое. В свою очередь, эти группы делятся на следующие отраслевые подгруппы: тяжёлое машиностроение, общее машиностроение, среднее машиностроение, точное машиностроение, производство металлических изделий и заготовок, ремонт машин и оборудования.

Тяжёлое машиностроение

• Подъёмно-транспортное машиностроение (выпуск подъёмно-транспортных машин - грузоподъёмных кранов, лифтов, подъёмников (вышек), машин непрерывного транспорта (конвейеры и пр.))
• Железнодорожное машиностроение
• Судостроение
• Авиационная промышленность
• Ракетно-космическая отрасль
• Энергомашиностроение
• Производство технологического оборудования по отраслям
• Строительное и коммунальное машиностроение
• Сельскохозяйственное машиностроение
• Нефтегазовое машиностроение
• Химическое машиностроение
• Лесопромышленное машиностроение

Среднее машиностроение

В состав среднего машиностроения входят автомобилестроение, тракторостроение, станкостроение, инструментальная промышленность, производство технологического оборудования для легкой и пищевой промышленности.

• Автомобильная промышленность
• Тракторостроение
• Станкостроение
• Робототехника
• Инструментальная промышленность
• Оборудование легкой промышленности
• Оборудование пищевой промышленности
• Промышленность бытовых приборов и машин

 

В советское время Министерством  среднего машиностроения (Минсредмаш) называлось ведомство, главными объектами которого были разработка и производство ядерного оружия. Оно было организовано в 1953 году, и в его структуру входили собственные рудники, заводы, НИИ, транспорт, сеть связи, вузы и пр.

Точное машиностроение

Ведущие отрасли точного машиностроения — приборостроение, радиотехническое и электронное машиностроение, электротехническая промышленность. Продукция отраслей этой группы исключительно разнообразна — это оптические приборы, персональные компьютеры, радиоэлектронная аппаратура, авиационные приборы, волоконная оптика, лазеры и комплектующие элементы, часы.

• Приборостроение
• Радиотехническая и электронная промышленность
• Электротехническая промышленность
• Производство металлических изделий и заготовок
• Производство массовых металлоизделий (метизов) — проволока, канаты, гвозди, крепеж

Основными элементами развития современного машиностроения является совершенствование  средств производства, методов организации производства (к прим. использование технологий серийного и массового изготовления), переход к стандартизации, автоматизации и информационному обеспечению процессов.

            Крупнейшие представители отрасли

            Мировые компании

Крупнейшие мировые машиностроительные компании на 2005 год

Компания	Стоимость фондов, млрд $	Доходы, млрд $	Прибыли, млрд $
General Electric	750,507 (1)*	152,866 (9)	16,819 (4)
General Motors[	479,603	193,517 (5)	2,805
Toyota Motor	227,513	172,616 (7)	10,898 (11)
DaimlerChrysler	248,324	176,687 (6)	3,067

*В скобках указана позиция  в общем рейтинге по показателю.

 

Типы производства

   Типы производства — это категорийность производства продукта или услуги по видам организации структуры производственных факторов в отношении количества самого продукта или услуги. В машиностроении определяется в зависимости от коэффициента закрепления операций.

         Производство:

• В экономическом смысле — процесс создания разных видов экономического продукта.        Понятие производства характеризует специфически человеческий тип обмена веществами с природой, или, более точно, — процесс активного преобразования людьми природных ресурсов с целью создания необходимых материальных условий для своего существования.
• Один из возможных видов деятельности организации или физического лица, направленный на создание конечного продукта или услуги.
• Структурированная комбинация факторов производства с целью достижения конечного продукта или услуги.
• Производственное предприятие также называют «производством».

     Основные  типы производственных структур  можно описать как:

• единичное производство    -   до 500
• мелкосерийное производство -  от 500   до 5000
• серийное производство    -    от 5000  до 25000
• крупносерийное производство   - от 25000 до 50000
• массовое производство  - от 50000 и более  тип производства

 

Тип производства   (серийность производства)	Годовая программа выпуска, N, шт
	Тяжелые (M > 100 кг)	Средние (10 < M < 100 кг)	Легкие (M < 10 кг)
Единичное	До 5	До 10	До 100
Мелкосерийное	5 .. 100	10 .. 200	100 .. 500
Среднесерийное	100 .. 300	200 .. 500	500 .. 5000
Крупносерийное	300 .. 1000	500 .. 5000	5000 .. 50000
Массовое	Более 1000	Более 5000	Более 50000

 

 

 

 

 

 

• Единичное или проектное производство (примеры: производство корабля, (уникального) дома, моста, программного продукта и т.д.)
• Серийное производство характеризуется изготовлением ограниченной номенклатуры продукции партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени. В зависимости от размера серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства. Особенности организации серийного производства заключаются в том, что удается специализировать рабочие места для выполнения нескольких подобных технологических операций, наряду с универсальным применять специальное оборудование и технологическую оснастку, широко применять труд рабочих средней квалификации, эффективно использовать оборудование и производственные площади, снизить, по сравнению с единичным производством, расходы на заработную плату.

Серийное производство характерно для выпуска продукции установившегося  типа, например, металлорежущих станков, насосов, компрессоров и другого  широко применяемого оборудования.

• массовое производство (примеры: производство пачек сока, штанов, шурупов и т.д.)
• серийное и мелкосерийное производство (примеры: производство опор горнолыжной трассы, самолётов и т.д.)

Учёт типов производства важен в точном калькулировании (расчёте) затрат производства с целью:

• планирования затрат (планирования будущей себестоимости)
• контроля затрат (контроль эффективности хозяйственной деятельности с финансовой стороны)
• оптимизации производства (понижения неэффективных издержек)

Хотя и типы производства в реальности отчасти менее чётко  разделены, такое деление позволяет  чётче представлять себе производственные процессы предприятий и рассчитывать на них опирающиеся структуры  затрат. Структурированные затраты  позволяют более точно планировать  их развитие для предприятия (бюджетирование), продукта или подразделения.

   Типы производства отличны от видов производства.

 

 

 

 

Виды производства

Виды производства — это категорийность производства продукта или услуги по видам организации структуры производственных факторов в отношении технологической структуры производства или структуры добавочной стоимости.

Основные виды простых  производств можно описать как:

• линеарное производство
• расходящееся производство
• сходящееся производство
• смешанное (из простых) производство

К сложным видам производствам можно отнести:

• цикличное производство
• смешанное (из простых и сложных) производство

Реальное производство является зачастую смешанным производством, но для оптимизации производства или для расчёта расчётных  цен необходимо понимание видов  производства (организации структуры  производственных факторов).

 

 

 

 

 

 

 

Токарная группа станков

Токарный станок — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

В состав токарной группы станков  входят станки выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т. д.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации  ЭНИМС, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степени автоматизации и другим признакам. Станки предназначены главным  образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания  резьб и обработки торцовых поверхностей деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов, свёрел, зенкеров, развёрток, метчиков и плашек.

Применение на станках  дополнительных специальных устройств (для шлифования, фрезерования, сверления  радиальных отверстий и других видов  обработки) значительно расширяет  технологические возможности оборудования.

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для  установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины. Самые известные токарные станки в советское время — 1К62 и 16К20.

 

 

 

 

 

Виды токарных станков

Токарно-винторезный станок

Замер обрабатываемой на токарном станке             Сетчатое рифление на цилиндрической детали

детали

Токарно-винторезный станок предназначен для выполнения разнообразных  токарных и винторезных работ  по чёрным и цветным металлам, включая  точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб. Токарно-винторезные станки являются наиболее универсальными станками токарной группы и используются главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производства. Конструктивная компоновка станков практически однотипна.

Основными узлами принятого  в качестве примера станка 16К20 являются: 

• станина, на которой монтируются все механизмы станка;
• передняя (шпиндельная) бабка, в которой размещаются коробка скоростей, шпиндель и другие элементы;
• коробка подач, передающая с необходимым соотношением движение от шпинделя к суппорту (с помощью ходового винта при нарезании резьбы или ходового валика при обработке других поверхностей);
• фартук, в котором преобразуется вращение винта или валика в поступательное движение суппорта с инструментом;
• в пиноли задней бабки может быть установлен центр для поддержки обрабатываемой детали или стержневой инструмент (сверло, развертка и т. п.) для обработки центрального отверстия в детали, закрепленной в патроне;
• суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движений подачи.

 

Суппорт состоит из нижних салазок (каретки), перемещающихся по направляющим станины. По направляющим нижних салазок  перемещаются в направлении, перпендикулярном к линии центров, поперечные салазки, на которых располагается резцовая каретка с резцедержателями. Резцовая каретка смонтирована на поворотной части, которую можно устанавливать  под углом к линии центров  станка.  Основными параметрами станков являются наибольший диаметр обрабатываемой детали над станиной и наибольшее расстояние между центрами. Важным размером станка является также наибольший диаметр заготовки, обрабатываемой над поперечными салазками суппорта. Токарно-винторезный станок предназначен для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ по чёрным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб.

Токарно-карусельные станки

                                                                                                           

Двух стоечный токарно-карусельный станок 1Л532

Станки предназначены  для токарной обработки деталей  больших габаритов. На этих станках  можно выполнять: точение и растачивание цилиндрических и конических поверхностей, можно подрезать торцы, прорезать  канавки. При оснащении станка дополнительными  устройствами на них можно точить фасонные поверхности по копиру. Можно  производить фрезерование, шлифование, и нарезание резьбы резцом.

Основные узлы:

Стол. На нём находится  планшайба, на которой крепится заготовка. Две стойки . Стойки соединяются порталом. По двум стойкам перемещается траверса. На траверсе находится два суппорта. Правый суппорт – револьверный суппорт. Он состоит из продольной каретки и ползуна (перемещающегося вертикально). На ползуне расположена револьверная головка. В отверстия револьверной головки устанавливается державки с инструментом. Револьверный суппорт используется при подрезании торцов при сверлении отверстий, иногда для обработки наружных поверхностей. Второй суппорт называется расточным суппортом. Он состоит из продольной каретки, на которой устанавливается поворотная часть, на которой есть ползун, на который устанавливается резцедержатель. Расточной суппорт используется при растачивании отверстий, прорезания внутренних канавок и при обработке конических поверхностей. На правой стойке расположен боковой суппорт. Он состоит из продольной каретки, ползуна и резцедержателя. Он предназначен для обработки наружных поверхностей. Характерным размером токарно-карусельных станков является диаметр планшайбы. В зависимости от этого размера бывают 1 и 2х стоечные станки Одностоечные станки выпускаются с диаметром планшайбы d ≤2000мм Двухстоечные станки выпускаются с диаметром свыше 2000 мм

Движения в станке:

• Главное движение – вращение планшайбы с заготовкой.
• Движение подачи – перемещение суппортов
• Вспомогательное движение – перемещение траверсы. Это движение нужно для подвода инструмента ближе к заготовке.

Лоботокарный станок Лоботокарный станок предназначен для обработки  лобовых, цилиндрических, конических, фасонных поверхностей типа валов, труб или дисков выполненных из чугуна и стали в деталях типа дисков и фланцев. В лоботокарных станках  ось вращения детали располагается  горизонтально

Токарно-револьверный станок

Револьверная голова станка с ЧПУ                                       Приводной блок VDI

 

 

Токарно-револьверный станок применяется для обработки заготовок  или деталей из калиброванного прутка. На станке производятся следующие виды токарной обработки: обточка, расточка, подрезка, проточка и расточка канавок, сверление, зенкерование, развертывание, фасонное точение, обработка резьб метчиками, плашками и резцами.

Название револьверный происходит от способа закрепления режущих инструментов в барабане. При этом инструмент (как правило) крепится в держателе (блок), который непосредственно устанавливается в револьверную голову. Различают статические блоки для не вращающегося инструмента (сверло так же может выступать в качестве статического инструмента, в некоторых случаях) и приводные блоки. Приводные блоки позволяют существенно расширить возможности станка: с их помощью осуществлять сверление отверстий не соосных с осью детали, нарезание резьбы и даже фрезерование. Однако не все револьверные станки имеют возможность использования приводных блоков. Существует два основных типа блоков: VDI, фиксируемые в револьвере сухарем, и BMT, которые крепятся болтами.

 Также станок может иметь контршпиндель, расположенный напротив основного. В процессе работы станок с контршпинделем может перехватить деталь с одного шпинделя на другой. Часто такая операция даже происходит на скорости, без остановки шпинделя. Таким образом можно в один установ обработать деталь с обеих сторон.

Современные револьверные станки с ЧПУ сводят участие оператора  в производстве детали к минимуму. Станок может быть снабжен прутковым  податчиком, тогда работа осуществляется по сути автоматически. Иногда смена заготовки осуществляется роботом.

Токарно-револьверные станки применяют в серийном производстве для изготовления деталей сложной  конфигурации из прутков или штучных  заготовок. В зависимости от этого  станки делятся на прутковые и патронные

Автомат продольного точения

Токарный автомат  продольного  точения

 

 

 

 

Автоматы продольного  точения используют при изготовлении мелких серийных деталей из холоднотянутого, калиброванного прутка, фасонного профиля  и свернутой в бунт проволоки.

Автомат может выполнять  точение различных материалов —  от меди до легированых сталей.

Преимущественно автоматы продольного  точения применяются в крупном  и массовом производстве, но могут  быть также использованы в серийном производстве при проектировании и  изготовлении необходимой оснастки для выпуска специальных групп  деталей с максимально возможным  использованием одного и того же комплекта  кулачков, зажимных и подающих цанг, державок и инструментов.

Устройство токарного  автомата с неподвижной шпиндельной  бабкой:

На верхней плоскости  станины закреплена шпиндельная  бабка. На её передней плоскости имеется  платик для установки специальных приспособлений. На задней плоскости бабки имеется качающийся упор, а на верхней — вертикальный суппорт. На верхней плоскости станины находятся также приводы приспособлений, привод шпинделя, либо револьверной головки, приводы поперечных суппортов.

Вместо токарного патрона  в автомате продольного точения  используется цанговый. Такое решение обусловлено малыми размерами обрабатываемой детали. При этом для автоматов продольного точения применяют специальные цанги.

Токарный автомат с  подвижной шпиндельной бабкой называется автоматом «Швейцарского типа — Swiss type»

Управление автоматом  происходит через систему кулачков и распределительных валов, смонтированных в станине автомата. Также возможна установка систем ЧПУ с приводами  подач и приводного инструмента.

Различают одношпиндельные и револьверные автоматы продольного точения. В отличие от одношпиндельных, револьверные автоматы могу выполнять одновременно несколько различных операций точения для различных деталей, зафиксированных в револьверном шпинделе автомата

 

 

 

 

Многошпиндельный токарный автомат

Обработка вала на токарном станке

Автоматы предназначены  для токарной обработки сложных  и точных деталей из калиброванного холоднотянутого прутка круглого, шестигранного  и квадратного сечения или  из труб в условиях серийного производства. На них можно выполнять: черновое и фасонное обтачивание, подрезку, сверление, растачивание, зенкерование, развёртывание, резьбонарезание, отрезку, накатывание резьбы. Достаточная мощность привода и жёсткость конструкции обеспечивают высокую производительность. Некоторые модели могут одновременно выполнять более одной операции, что серьёзно повышает производительность таких станков.

 Токарно-фрезерный обрабатывающий центр

Обрабатывающий центр

 

Обрабатывающий центр  совмещает функции токарного  и фрезерного станков. Хотя на револьверных станках с приводным револьвером  можно осуществлять фрезерование и  сверление, однако возможности таких  станков существенно ограничены подвижностью револьвера. Для решения  этой проблемы в обрабатывающих центрах  есть фрезерная голова под конус HSK или Capto (реже стандартный конус ISO либо BT) Конусы HSK и Capto позволяют устанавливать токарный резец прямо в фрезерную голову, что позволяет осуществлять операцию точения. При этом можно использовать резцы с квадратным сечением хвостовика, зажатые в специальную переходную оправку (чаще применяется на HSK-шпинделях), либо резцы со специальным хвостовиком (характерно для Capto-шпинделей.

Таким образом один и тот же шпиндель фрезерной головы используется как для вращающегося, так и для статического инструмента.

Смена инструмента осуществляется автоматическим сменщиком инструмента. На обрабатывающих центрах используют инструмент со сменными твердосплавными  пластинами, либо цельный. Напайной инструмент, как правило, не используется.

Станок может иметь  и револьверную голову, но такая  компоновка редко используется.

Обрабатывающие центры предназначены прежде всего для обработки сложных деталей, требующих как операции точения так и фрезерования, например таких как коленвал.

Станки с ЧПУ

Токарно-карусельный станок с ЧПУ SPARK (Китай)

 

 

 

Развитие вычислительной техники привело к созданию станков  с программным управлением. В  СССР выпускалось большое количество типов станков с ЧПУ — 16А20 (Красный  пролетарий, Москва), 16Б16 (Куйбышев), ЛА155 (Ленинград) и др. Станки с ЧПУ  заняли нишу между универсальными и  агрегатными станками при производстве большой номенклатуры продукции (обеспечивается библиотекой программ обработки) относительно небольшими партиями (десятки- сотни штук). Малое время переналадки и высокая повторяемость обработки на станках с ЧПУ позволили резко увеличить выход годных деталей при многооперационной обработке. Базовыми системами ЧПУ в СССР были НЦ-31 и 2Р22 (токарная группа) и 2С42 и 2Р32 (фрезерная группа).

Сегодня ведущие производители  станков с ЧПУ — Швейцария, Япония и Германия.

 

           

 

             Интересный факт

Самый большой токарный станок (длина 38,4 м, вес 416,2 т) построен западногерманской  компанией «Вальдрих Зиген» в 1973 г. по заказу Комиссии по электроснабжению из Рошервилля (ЮАР). Он способен обрабатывать детали весом 300 т. Диаметр его поворотного основания — 5 м

 

 

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Вывод

С появлением токарных станков , тяжёлая промышленность стала резко набирать обороты в развитии. Возможности машиностроительной отрасли значительно расширились. «Человек» нашёл токарным станкам широкое применение. Благодаря токарным станкам уровень развития всего мира в целом значительно вырос.  Токарные станки играют огромную роль уже достаточно долгое время и, на протяжении всего этого времени человек модернизирует  токарные станки,  придумывает что-то новое и совершенствует старое.  В результате человечество прогрессирует. Токарные станки внесли свой небольшой вклад в индустрию, в результате человечество сделало огромный шаг вперёд и продолжает развиваться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

               Литература:

1. www.lexgroup.ru › ... › Специфика отраслей
2. ru.wikipedia.org/wiki/Машиностроение
3. www.metaprom.ru/pub594.html.
4. ru.wikipedia.org/wiki/Типы_производства
5. ru.wikipedia.org/wiki/Виды_производства
6. ru.wikipedia.org/wiki/Токарная_группа_станков
7. www.engineer.bmstu.ru/res/RL6/book1/book/metod/doc/tokar.doc