Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по металлообрабатывающим станкам и промышленным роботам - файл Введение.doc


Загрузка...
Лекции по металлообрабатывающим станкам и промышленным роботам
скачать (20163.2 kb.)

Доступные файлы (13):

_123 Ст-ки для обр. тел вращ.ток.,ЧПУ,автом.револ.(гот.100%).doc6558kb.14.02.2009 14:30скачать
2 ГПСТранспорт.сис-мы и накопит(100%).doc421kb.14.02.2009 14:28скачать
6 Станки для абразивной обработки(100%)..doc521kb.14.02.2009 14:26скачать
7 Зубообрабатывающие станки(готово100%).doc2508kb.14.02.2009 14:29скачать
Введение.doc550kb.14.02.2009 14:29скачать
Г П С(100%готово).doc2973kb.14.02.2009 14:32скачать
конструкц(промышл.роботы(100%).doc8609kb.14.02.2009 14:34скачать
Лек4Б.У,напр,шп,прив-да.мех.уст,тран.накоп..doc9859kb.14.02.2009 14:35скачать
Основн.узлы.и мех.doc796kb.14.02.2009 14:32скачать
Сверл.Раст.и ЧПУ,многооп. станки.doc753kb.14.02.2009 14:28скачать
Станки для обраб. призм. деталей(100%).doc650kb.14.02.2009 14:32скачать
Формообразоваие.Приводы.Классиф.станк..doc1309kb.14.02.2009 14:35скачать
Шпинд.узлы.doc339kb.14.02.2009 14:34скачать

Введение.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

Введение

1.Цель и задачи курса.


Дисциплина «Оборудование машиностроительного производства: станки, автоматические линии, ГПС» относится к специальным дисциплинам и предшествует дисциплине «Технология машиностроения», где одним из этапов проектирования технологического процесса обработки деталей является выбор оборудования, т.е. станка.

Металлорежущий станок - машина для размерной обработки заготовок путем снятия стружки при резании лезвийным или абразивным инструментом.

Для получения поверхностей на заготовке режущим инструментом в станках необходимо обеспечить движения инструменту и заготовке, согласованные между собой по определенному закону.

Пример 1.Обработать цилиндрическую поверхность на токарном станке проходным резцом (рис.1). Для этого необходимо организовать два движения: вращение заготовки (В1) и поступательное перемещение резца вдоль оси заготовки (П2).



Рис.1.Точение цилиндрической поверхности проходным резцом.

Пример 2.Нарезать резьбу на токарном станке резьбовым резцом (рис.2).

Для этого необходимо организовать тоже два движения, но взаимосвязанные между собой по определенному закону, а именно, за один оборот заготовки резец требуется переместить вдоль оси заготовки на шаг нарезаемой резьбы, т.е. (В1) и (В1П2).



Рис.2. Нарезание резьбы резьбовым резцом.

Пример 3.Сверлить спиральным сверлом отверстие на вертикально-сверлильном станке (рис.3.).

Для этого необходимо организовать также два движения (В1) и (П2), но оба движения получает инструмент (сверло), где (В1) - вращение сверла, а (П2) - поступательное движение сверла.



Рис.3.Сверление отверстия спиральным сверлом.

Все эти движения являются вполне определенными, отвечающими заданному технологическому процессу. Для обеспечения необходимых закономерностей каждого движения устанавливаются характеризующие его параметры и создаются в станке соответствующими механизмами.

Металлорежущие станки в соответствии со служебным назначением имеют различные технологические возможности и размеры. Совокупность всех типов и размеров станков называется типажом.

Целью дисциплины является изучение:

  • типовых конструкций основных узлов металлорежущих станков;

  • назначения и технологических возможностей станков;

  • кинематики станков;

  • компоновки станков;

  • оборудования автоматизированного производства(станочных модулей и гибких станочных систем);

  • системы диагностики работоспособности оборудования;

  • вопросов эксплуатации и ремонта станков.

Задачей дисциплины является:

  • освоение основных принципов правильного выбора станков и оборудования в соответствии с технологическим процессом изготовления деталей;

  • изучение кинематических связей между инструментом и заготовкой в процессе формообразования обрабатываемых поверхностей деталей;

  • получение навыков по настройке станка на определенный вид обработки.
^

Перспективы развития производства.


В области машиностроения произошли технические и организационные изменения, связанные с внедрением новых, прогрессивных технологий обработки деталей.

Особое значение для современного машиностроения имеет проблема автоматизации производства, в которой можно выделить три тенденции.

  1. Широкое применение метода концентрации технологических операций при создании автоматизированного оборудования, что позволяет повысить производительность и сократить срок окупаемости затрат.

  2. Использование агрегатно-модульного принципа (АМП) создания станков и автоматических линий, транспортных систем и другого оборудования, что позволяет унифицировать и стандартизировать отдельные агрегаты (модули) с целью создания на их базе конструкций специальных станков. В целом это сокращает сроки проектирования и изготовления станков, а также подготовки производства новых изделий.

  3. Применение микропроцессорной техники для управления станками, оборудованием и технологическим процессом в целом. Применение средств вычислительной техники (ЭВМ) позволило создать гибкое автоматизированное производство (ГАП).

Сочетание этих тенденций обеспечивает высокую эффективность производства всех отраслей машиностроения.

Особенностью современного производства является:

  • частая смена изделий и их конструкции;

  • увеличение количества изделий;

  • возрастание требований к их качеству.

Все эти условия вызывают необходимость повышения степени автоматизации, точности, производительности и гибкости оборудования во всех типах производств - от мелкосерийного до массового.

Главным условием при этом является обеспечение максимальной эффективности, за счет решения следующих проблем.

  1. Повышение технологичности деталей.

  2. Повышение точности изготовления заготовок (стабильность припуска и снижение трудоемкости обработки).

  3. Создание станочных систем на агрегатно-модульном принципе.

  4. Высокая концентрация операций (роторные линии, многооперационные станки).

  5. Повышение надежности станочных систем и систем управления, созданных на базе надежных средств вычислительной техники (мини ЭВМ, программируемых контроллеров и т.д.).

  6. Разработка и использование систем автоматизированного проектирования (САПР) конструктора и технолога, а также автоматизированных систем управления производством.
^

Этапы развития металлорежущих станков.


Для размерной обработки деталей основным видом технологического оборудования являются металлорежущие станки (МС).

Однако характер машиностроительного производства неоднороден, даже внутри отдельного предприятия, который может быть: мелкосерийным, серийным, крупносерийным и массовым.

Каждое производство предъявляет свои требования и к оборудованию, в том числе и к металлорежущим станкам, что привело к созданию огромного парка станков, около 2,5 млн.единиц.

Структура этого парка очень неоднородна и складывалась в зависимости от вида производства и в соответствии с требованиями к изменениям структуры технологического процесса изготовления деталей, его усовершенствования, на основании чего происходит и модернизация металлорежущих станков, с целью повышения точности, производительности и степени автоматизации:

1.Наиболее распространенным и изначально появившимся видом металлорежущего оборудования являются универсальные станки с ручным управлением. Этому оборудованию свойственно последовательное выполнение технологической операции различными инструментами, при этом циклом обработки и выполнением вспомогательных операций (установка заготовки, инструмента, режимов резания и т. д.) оператор выполняет вручную.

Основными недостатками этих станков являются:

  • низкая производительность;

  • низкая стабильность точности и качества обработки;

  • высокая квалификация оператора-станочника, так качественное выполнение всего цикла обработки зависит от него.

Областью применения этих станков является в основном единичное и мелкосерийное производство.

2.Увеличение программы выпуска изделий, т.е. увеличение производительности металлорежущих станков, обусловило создание универсальных станков-автоматов и полуавтоматов.

Автомат - это станок, в котором все рабочие и вспомогательные циклы обработки выполняются автоматически (кроме наладки).

Полуавтомат - это станок, в котором весь цикл обработки выполняется автоматически, а загрузка заготовки и снятие готовой детали выполняются вручную.

Отличительной особенностью этих станков является высокая производительность и стабильная точность обработки (один автомат по производительности заменяет до 20 универсальных станков).

Одним из недостатков этих станков является сложность переналадки на обработку другой детали, которая составляет по времени несколько часов, а подготовка к переналадке (разработка карт наладки, проектирование кулачков) -несколько дней, что определяет их использование в производстве, где не требуются частые переналадки, это как правило крупносерийное или массовое производства.

3.Повышение производительности при больших масштабах производства привело к созданию специализированных и специальных станков-автоматов.

^ Специализированные станки предназначены для обработки небольшой группы однотипных деталей схожих по конфигурации, но отличающихся по размерам (кольца подшипников качения).

^ Специальные станки предназначены для обработки только одной детали (коленчатый вал компрессора).

Эти станки из-за специализации упрощены по конструкции, по структуре и имеют очень высокую производительность и используются в условиях крупносерийного и массового производств. Одним из недостатков этих станков являются очень низкая гибкость и при смене производства они становятся просто не нужными.

4.Учитывая этот недостаток, необходимо было создать станки, сохраняющие все положительные свойства предыдущих станков, но имеющие более широкие технологические возможности за счет унификации узлов (агрегатов) - агрегатных станков.

В этих станках за счет различных комбинаций агрегатов можно создавать высокопроизводительные станки-автоматы самого различного технологического назначения.

5.Агрегатные, специальные и универсальные станки-автоматы, расположенные в соответствии с технологией обработки деталей сложных и трудоемких в изготовлении, образуют автоматические линии (АЛ), в которых кроме металлорежущих станков используются автоматические устройства транспортирования, загрузки заготовок и выгрузки деталей.

Внедрение автоматических линий позволяет:

  • сократить производственную площадь в 1,5…2 раза;

  • значительно снизить себестоимость продукции;

  • сократить длительность производственного цикла;

  • повысить качество выпускаемой продукции; повысить культуру производства.

Недостатками автоматических линий являются:

  • высокая трудоемкость переналадки;

  • простои линии из-за неполадок оборудования, входящего в ее состав.

6.Для автоматизации мелкосерийного и серийного производств и повышения их гибкости используются групповые технологии с использованием в них станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и станочных комплексов с ЧПУ.

Управление этими станками осуществляется устройством, программа для которого задается в числовой форме, простота подготовки которой обеспечило мобильность переналадки станка на обработку другой детали.

С совершенствованием вычислительных средств на базе микро-ЭВМ и микропроцессоров появилась возможность создания многоцелевых станков. Эти станки обеспечивают обработку детали без переустановки и предназначены для выполнения различных операций (расточка, фрезерование, сверление и т.д.), что значительно повышает точность обработки и снижает вспомогательное время.

7.С целью повышения производительности и создания более эффективного производства создаются гибкие производственные системы (ГПС), представляющие собой совокупность станков с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, производственных модулей, технологического оборудования и систем обеспечения для работы в автоматическом режиме. Любая ГПС обладает свойством автоматизированной переналадки, при производстве изделий произвольной номенклатуры.

В зависимости от размера партии N и номенклатуры деталей m можно отметить области эффективного применения станков и станочных комплексов (рис.4.).



Рис.4.Области применения станков и станочных комплексов.
^

Формообразование на станках.

Формообразующие поверхности.


Любая деталь есть замкнутое пространство, ограниченное реальными геометрическими поверхностями, которые образованы в результате обработки детали тем или иным технологическим способом (литьем, штамповкой, резанием и т. д.).

При этом полученные реальные поверхности детали на металлорежущих станках резанием, отличаются от идеальных отклонениями от правильности формы, точностью размеров и величиной шероховатости.

Теоретически процесс формирования реальных поверхностей на станках резанием базируется на идеальных представлениях о поверхностях в геометрии, в которой любая поверхность представляется в виде непрерывного множества последовательных местоположений (или следа) одной движущейся геометрической линии, называемой образующей, по другой, называемой направляющей.

Таким образом, любая реальная поверхность детали является приближением к идеальной геометрической поверхности и может быть представлена совокупностью нескольких элементарных поверхностей (рис.5).





плоских

линейчатых





цилиндрических

конических





сферических

торовых

Рис.5 Виды элементарных поверхностей.

Таким образом, для получения таких поверхностей на металлорежущих станках необходимо получить образующую линию 1 и обеспечить ее движение по направляющей линии 2, т.е. заготовке и инструменту необходимо сообщить относительные согласованные движения, движения формообразования.

В зависимости от формы производящей линии (образующей) и метода ее образования движения формообразования могут быть простыми или сложными.

К простым движениям формообразования относятся вращательные Ф(В), и поступательные Ф(П), каждое из которых может быть получено за счет одного элементарного движения, при чем эти движения не зависят друг от друга.
^

Методы образования поверхностей


В аналитической геометрии поверхность определяется как след движения одной линии - образующей по другой - направляющей. Обе эти линии можно назвать производящими. Метод образования реальной поверхности определяется сочетанием методов получения производящих линий.

Производящие линии могут быть получены методом копирования, обката, следа и касания.

1.Метод копирования характеризуется тем, что вспомогательная линия, например, режущая кромка инструмента, по всей форме совпадает с образуемой производящей линией, для получения которой не требуется никаких движений, кроме сближения режущей кромки инструмента и образуемой линии. Примером такого метода получения линии может служить копирование режущей кромки резца при фасонном точении. В этом случае достаточно обеспечить вращательное движение заготовки Вз (рис.6 а, б).



Рис.6. Обработка поверхностей фасонными резцами.

2. При образовании линии методом обката форма режущей кромки инструмента не совпадает с образуемой линией. Последняя получается как огибающая ряда последовательных положений режущей кромки инструмента при его перемещении относительно заготовки, т.е. при таком методе необходимо движение для перемещения режущей кромки инструмента в новое положение. В качестве примера можно привести образование профиля зуба колеса при зубофрезеровании червячной фрезой, где режущая кромка является касательной к образующей линии (эвольвенте зуба) (рис.7).



Рис.7 Нарезание зубьев колеса червячной фрезой.

3.Образование производящей линии методом следа происходит при движении вспомогательной материальной точки (в.м.т.), например, вершина резца при движении Пи, вдоль образуемой линии оставит след (рис.8.).



Рис.8. Точение цилиндрической поверхности остроконечным резцом.

4.Метод касания характеризуется тем, что в.м.т. участвует в двух движениях, например, вращается вокруг некоторой оси, перемещающейся вдоль образующей линии. Образуемая таким образом линия формируется как ряд последовательных касаний в.м.т. (или линии). Такая картина образования производящей линии наблюдается при фрезеровании цилиндрической фрезой. Для образования производящей линии при этом необходимо вращательное движение фрезы Ви и поступательное движение заготовки Пз. (рис.9).



Рис.9.Фрезерование поверхности цилиндрической фрезой.

Характерными примерами сочетаний получения производящих линий, обеспечивающих образование реальной поверхности, являются:

  1. образующая - методом копирования, направляющая - методом следа (точение широким резцом (рис.6а) и нарезание резьбы резцом (рис.2));

  2. образующая - методом копирования, направляющая - методом касания (фрезерование цилиндрической фрезой (рис.9));

  3. образующая - методом обката, направляющая - методом касания (зубофрезерование);

  4. образующая - методом следа, направляющая - методом обката (зубодолбление);
^

Классификация движений в станках.


Для получения реальной поверхности при обработке на станках необходимы относительные движения инструмента и заготовки, называемые исполнительными; функции этих движений различны.

1.Движение формообразования необходимо для получения поверхности заданной формы и обозначается буквой Ф. Оно может быть простым, например, при точении резцом Фv1) - вращательное движение заготовки и Фs2) - поступательное движение резца вдоль оси заготовки (рис.10а), или сложным, состоящим из двух или более элементарных движений, например, при зубодолблении Фs (В2 В3) это вращательное движение заготовки В2 и связанное с ним вращательное движение инструмента В3.

Движение формообразования является основным движением и реализуется в станке как главное, в направлении которого расходуется наибольшая мощность и которое осуществляется с наибольшей скоростью и движением подачи.

2.Движение деления предназначается для переноса движения формообразования в другую зону заготовки при обработке детали с повторяющимися по форме поверхностями и обозначается буквой Д (рис.10 г).

Например, последовательное затылование зубьев червячной фрезы, будет движением деления Д (B3).

3.Движение врезания предназначено для получения поверхности заданных размеров и происходит одновременно с движением формообразования, например, радиальное перемещение резца при фасонном точении и обозначается буквами Вр (рис.10в).

4.Установочное движение необходимо для получения поверхности заданных размеров, но осуществляется перед включением движения формообразования и обозначается буквой Уст., (рис.10б).









Рис.10.Основные виды исполнительных движений в станках: а - формообразования; б - установочное; в - врезания; г - деления.

Для элементарных движений, создающих исполнительные движения, характерны следующие признаки:

  • они всегда единовременны;

  • их параметры всегда взаимосвязаны.

Каждое исполнительное движение в станках характеризуется следующими параметрами:

  1. направление (Н);

  2. путь (П);

  3. скорость(V);

  4. траектория (Т);

  5. исходное положение (ИП).

Таким образом, движения в станках настраиваются по пяти параметрам в зависимости от вида траектории и сложности исполнительного движения.

^ Основными параметрами исполнительных движений являются траектория, определяющая форму получаемой при обработке поверхности, и скорость, определяющая быстроту формообразования.

Различают скорость резания (V), измеряемую в м/мин при обработке лезвийным инструментом и в м/с при шлифовании, и скорость подачи или подачу, измеряемую в мм/об, например, при точении или сверлении, в мм/мин, например, при фрезеровании, в мм/дв.ход, например, при строгании.

При главном вращательном движении

,

где d - диаметр обрабатываемого изделия или инструмента, мм; n - частота вращения шпинделя, об/мин.

При главном возвратно-поступательном движении

,

где L - длина хода, мм; tp - время рабочего хода, мин.
^

Кинематические группы и связи в станках.


Исполнительные движения, необходимые для формообразования, деления, врезания и управления, осуществляются в станке соответствующими механизмами. На (рис.11) показана структурная схема токарного станка, на которой видно, что вращательное движение формообразования Фv1) обеспечивается от отдельного электродвигателя МI через настроечный орган iv на исполнительный орган.



Рис.11.Структурная схема токарного станка при точении резцом.

Это движение является простым и в его создании участвует незначительное число элементов станка. Аналогичная картина наблюдается и при создании другого движения формообразования Фs2) от двигателя М2, которое настраивается органом настройки is и оно не зависит от движения Ф(В1).

В винторезном станке, структурная схема которого представлена на (рис.12), исполнительное движение формообразования Фv1П2) -сложное, состоящее из двух взаимосвязанных элементарных движений.



Рис.12.Структура токарно-винторезного станка при нарезании резьбы

Для создания этого движения привлекаются дополнительные связи между исполнительными звеньями (шпинделем и резцом) одного сложного исполнительного органа.

Таким образом, чем сложнее исполнительное движение, тем больше механизмов участвуют в его обеспечении.

Совокупность механизмов, обеспечивающих одно исполнительное движение, называется кинематической группой.

Кинематическая группа состоит из трех основных частей: исполнительного движения, кинематических связей и настроечного органа, обеспечивающего необходимые параметры исполнительного движения (траекторию, скорость, путь).

Функции кинематических связей неодинаковы, например, связь между электродвигателем и шпинделем (рис.12),обеспечивающая передачу движения от источника на исполнительный орган станка называется внешней связью. Изменение параметра органа настройки вызовет изменение скорости вращательного движения В1, а следовательно, и быстроты формообразования.

Кинематическая связь между шпинделем и резцом через ходовой винт позволяет обеспечить заданный шаг образуемой винтовой линии, т.е. за каждый оборот заготовки резец должен переместиться вдоль оси на шаг нарезаемой резьбы t (мм.), т.е. осуществляется движение формообразования поверхности Ф(В1П2).

Связь между звеньями одного сложного исполнительного органа, обеспечивающего заданную траекторию исполнительного движения, называется внутренней связью.

В качестве кинематической связи в станках могут применяться механические (зубчатые, червячные, ременные и другие) передачи, гидравлические и электрические устройства.

Настроечные органы в кинематических связях бывают либо с постоянными элементами (коробки скоростей и подач, лимбы и шкалы и др.), либо со сменными элементами (гитары сменных колес, перфоленты и др.)

В большинстве случаев параметр настроечного органа не совпадает с настраиваемым параметром. Например, в гитаре сменных колес параметром является передаточное отношение, а настраиваемым параметром может быть скорость, путь или характеристика траектории движения.

Кинематические группы, осуществляющие процессы формообразования, деления, врезания составляют основную часть структуры станка, число которых, совместно с группами управления, определяет полную кинематическую структуру (КСС) станка.

В зависимости от количества кинематических групп формообразования КСС может быть отнесена к одной из трех групп:

элементарная (Э) - состоит из простых кинематических групп, создающих одно исполнительное движение с одним элементарным движением;

сложная (С) - структура, в которой каждая кинематическая группа создает исполнительное движение, состоящее из двух и более элементарных движений;

комбинированная (К) - структура представляет собой комбинацию двух предыдущих структур.

Суммарное число элементарных движений в станках с элементарной структурой всегда равно числу кинематических групп, а в сложных и комбинированных структурах оно всегда больше числа групп.

Например:

Э11 - протяжной станок (одна группа, одно движение Ф (П1));

С12 - токарный станок, при нарезании резьбы резцом (одна группа, два движения Ф (В1П2));

К23 - резьбофрезерный станок (вращение круга - простое движение, а получение винтовой линии - сложное Ф (В1) и Ф (В1П2П3)).

В обозначении структуры станка после буквы 1-я цифра означает число кинематических групп формообразования, а 2-я цифра число элементарных движений, из которых составлены все исполнительные движения.

Кинематические группы в станках для образования сложных формообразующих движений соединяются между собой.

Существует три способа соединения кинематических групп:

  1. параллельный - признаком такого соединения является наличие в связях суммирующего механизма, например, дифференциала. Этот метод применяется когда исполнительные движения выполняются одновременно одним механизмом, например, нарезание зубчатого колеса с винтовым зубом червячной фрезой (рис.13) движение обката выполняется одновремено с получением винтовой линии т.е. Ф (В1В2 + П3В4);

Вставить рис.13

  1. последовательный - признаком такого соединения является наличие в структуре муфт, обеспечивающих поочередное включение формообразующих движений Ф (В1) или Ф(В2) (рис.14);

Рис.(14 )

  1. параллельно - последовательный - признаком такого соединения является наличие в структуре специального реверсирующего механизма, например, сложного составного колеса (рис.15).

рис.(15 )

Этот метод используется тогда, когда исполнительное звено одну часть цикла обработки участвует в организации двух движений, а в другой части цикла участвует в создании одного исполнительного движения.

С понятием кинематическая группа тесно связано наиболее часто применяемое в практике понятие привод станка.








Скачать файл (20163.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации