Глава 1. Рождение станка, история станкостроения.

Комаров Ю.Ю.

Попов А.П.

Рецензенты: Заведующий кафедрой. Доцент КТН Иванов И.И.

 

Оглавление.

Введение.

Глава 1 Рождение станка, история станкостроения.

Глава 2 Резание металлов, режущий инструмент.

Глава 3 Металлорежущие станки. Назначение, классификация, устройство.

Приложения:

1. Отечественные станкостроительные заводы.

2. Выдающиеся деятели машиностроения.

Дорогие друзья! Вы избрали нелёгкий путь творчества и созидания. Профессия инженера-конструктора всегда была в почетё. Однако конструкторская работа это нелёгкий хлеб. Не даром имена гениальных российских конструкторов принесли мировую славу нашей Родине.

Станкостроение в нашей стране прошло нелегкий, но славный путь от примитивных приспособлений, до автоматических линий и заводов автоматов. История станка связана с успехами и горестями, достижениями и невзгодами нашего народа. В ней отражается вся Великая история нашего Отечества. И авторы книги надеются слегка приоткрыть перед Вами её славные страницы, напомнить имена замечательных инженеров, рассказать об их творениях. Постараемся рассказать о наших замечательных станкостроительных заводах, которых, к сожалению, осталось мало.

На страницах нашей книги поговорим о том, что же представляют собой и чем различаются современные металлообрабатывающие станки, Узнаем, как же они устроены. Коснёмся азов теории резания. Словом изучим всё то, что необходимо знать в преддверии освоения основ станкостроения.

Введение.

Специалисты в области станкостроения находятся на одном из самых ответственных участков всего научно-технического прогресса. Задача заключается в том, чтобы в результате коренного совершенствования технологии обработки, применением нанотехнологий, создания новых металлорежущих станков с компьютерным управлением, станочных модулей для гибких производственных систем реализовать Российский модернизационный проект в области машиностроения. Т. е. обеспечить техническое и организационное перевооружение всех отраслей машиностроения и на этой основе добиться существенного повышения производительности труда.

В настоящее время и в обозримом будущем потребуется создание новых моделей станков, станочных модулей, гибких производственных систем, поэтому будущие специалисты- станкостроители должны владеть основами конструирования станков и их важнейших узлов. При конструировании станков необходимо хорошо знать содержание процесса проектирования всех видов станочного оборудования, владеть методами его моделирования и оптимизации.

Для успешной творческой работы инженеры-станкостроители должны быть фундаментально подготовлены в области математики, физики, вычислительной техники, иметь фундаментальные знания и навыки по общим инженерным дисциплинам и, наконец, хорошо знать свою будущую специальность. Необходимо ясно представлять общие важнейшие свойства и качества, определяющие технический уровень металлорежущих станков, с тем, чтобы создавать лучшие образцы и новые модели станков.

Глава 1. Рождение станка, история станкостроения.

На заре цивилизации.

Точной даты обретения человечеством станка для механообработки сегодня уже не знает никто. Лучковые станки с ручным или ножным приводом (рис. 1) применялись в Древнем Египте более 5 тысяч лет назад. Ещё раньше вручную вращали деталь, а обработка велась кремнёвым резцом.

Рис. 1. Лучковые станки с ручным (древний Египет) и ножным приводом (древняя Русь).

В древней Греции и древнем Риме также существовали приспособления для обработки керамики и дерева. Как пишет историк Плиний, мастер Феодор, житель острова Самоса в Эгейском море, за 400 лет до нашей эры с успехом применял механическое приспособление, на котором обтачивались вращавшиеся от ножного привода заготовки из металла (рис. 2).

Рис. 2. Древний рисунок станка греческого мастера Феодора (VI век до нашей эры)

К сожалению, труды древних и античных изобретателей были забыты. Так, работы Герона Александрийского, жившего в I веке до нашей эры, были найдены только через 2 тысячи лет. А ведь именно он впервые исследовал пять типов простейших машин: рычаг, ворот, клин, блок и винт. Он ввел понятие пневматики, заложил основы автоматики, в геометрии впервые вывел площади ряда фигур, создал прибор диоптр – прообраз современного теодолита, внес ряд усовершенствований в процесс механообработки.

Современная история станкостроения зарождалась, пожалуй, в XII в. Появились первые токарные и сверлильные станки, позволившие значительно расширить возможности резания металлов, несмотря на то, что их привод был ручным. Самым старым, дошедшим до нашего времени сохранившимся станком можно считать токарный станок, изготовленный в 1518г. для императора Максимилиана I. Станок был изготовлен из дерева, но центры для установки заготовки были металлические. Этот станок имел уже люнет с рамкой для направления заготовки. Подвижная рамка регулировалась винтом. Люнет станка был изготовлен из бронзы.

В 70-х годах XVI века французский мастер Жак Бессон получил привилегию от короля Карла IV на токарный станок для нарезания резьбы. Его он описывает в трактате «Театр Машин» (Theatrum Instrumentorum) Этот станок имел три бабки. Две малые бабки давали направление коробке с ходовым винтом. Коробка, проходя через третью бабку, держала вертикальную стойку с резцом. Заготовка устанавливалось между левой стойкой станка и большой бабкой. Средняя бабка являлась гайкой ходового винта. На холостом ходу нижняя бабка опускалась, и резец отходил от заготовки. При одновременном вращении рабочими ветвями веревок ходового винта и заготовки резец нарезал резьбу. По мере нарезания резьбы ставились резцы с постепенно увеличивающимися коленами.

В начале XVII века начинают применяться станки с непрерывным канатным ручным приводом от маховика, расположенного за станком. Француз Соломон де Ко состоявший на службе строителем и инженером у Фридриха V Пфальцского в своем сочинении «Les raisons des forces mouvantes, aves diverses machines tout utiles que plaisantes auxquelles sont adjoints plusiurs desseings des grottes er fontaines» 1615 г. описывает токарный станок. На этом станке обрабатывались торцы изделия, причем опора каретки прижималась к копиру грузами. Станок (рис. 3), описанный в книге Шерюбена изданной во Франции в 1671 г., имел ряд конструктивных улучшений. На этом станке, являющемся прообразом лоботокарного, кроме маховика, впервые появился контрпривод, позволивший изменять скорость вращения заготовки. Привод у станка был ножной, с тетивой, но вращение передавалось уже через коленчатый вал. В этом станке был применен ступенчато-шкивный привод.

Рис. 3. Токарный педальный станок Шерюбена с кривошипом, маховиком и суппортом. 1671 г

Другой станок Шерюбена замечателен применением немеханизированного суппорта. На корпусе суппорта сверху имелась скоба с барашком, закреплявшим резец в держателе. Таким образом резец мог быть подведен к обрабатываемой детали до контакта с ней.

Важной поворотной вехой в истории металлорежущих станков считается изобретение суппорта токарного станка. В Западной Европе наметилось некоторое отставание от Росси в этом вопросе. Около 1751 г. французский инженер и изобретатель Жак Де Вокансон применил специальное устройство для фиксации резца — на 13 лет позже Андрея Константиновича Нартова.

Дальнейшее совершенствование металлорежущих станков во многом обязано совершенствованию привода. В XIV в. станки обретают привод от водяных мельниц. Паровой привод появился гораздо позже, лишь в конце XVIII века. Весной 1786г механик университета города Глазго Джеймс Уатт вводит в строй мельницу на базе разработанной им паровой машины. Вскоре, благодаря предпринимателю Боултону, на английских фабриках и заводах работали уже сотни уаттовских двигателей. Однако большие размеры и высокая стоимость паровых машин не позволяли делать привод к каждому станку. Одна машина обслуживала зачастую целый завод. Любая неполадка вызывала остановку всего производства. Самостоятельной машиной металлорежущий станок становится лишь после изобретения электродвигателя. Надо отметить, что первый в мире пригодный для практического использовании двигатель постоянного тока создал в 1834 г. российский физик, а в последствии академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук Борис Семёнович Якоби.

Индустриализация страны.

Основы советского станкостроения были заложены в годы первых пятилеток. За годы советской власти станкостроения было по существу создано заново.

В декабре 1925 14-м съездом ВКП (б) принял решение, определившее генеральный курс на индустриализацию народного хозяйства. Осуществление принятого курса потребовало первоочередного развития тяжёлой промышленности, отечественного машиностроения и наряду с этим производства металлорежущих станков. В результате специальных правительственных мероприятий, проведённых в 1929—30, были созданы организационные предпосылки, необходимые для планового развития в СССР специализированной станкостроительной промышленности.

Датой официального создания самостоятельной отрасли станкостроения можно считать Образование 29 мая 1929 «Станкотреста». В 1930 на основе объединения станкостроительных и инструментальных трестов учреждено Государственное всесоюзное объединение станкоинструментальной промышленности «Союзстанкоинструмент».

В 1932 завод «Красный пролетарий» выпустил первый современный токарно-винторезный станок. В процессе индустриализации машиностроительные предприятия нашей страны стали получать новые отечественные станки.

Рис. 5. Здание и эмблема ЭНИМСа

19 мая 1933 на базе Научно-исследовательского института станков и инструментов и Центрального конструкторского бюро по станкостроению основан Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС), где было начато проектирование новых типов станков. Разработка технических заданий на проектирование велась под руководством пионера отечественного станкостроения Г.М.Горохова.

ЭНИМС становится главным экспертом и консультантом новых конструкций станков, разрабатываемых на заводах СССР.

В период с 1934 по 1937 гг. институтом проводится гигантская работа: Впервые в мировой практике под руководством главного конструктора Владимира Ивановича Дикушина (1902 1979) разрабатывается на научной основе типаж (номенклатура типов и размеров) станков в масштабе всей страны. Создаются основы отраслевой стандартизации и нормализации. Впервые в мире разработан стандарт на общие технические условия и качественные показатели для металлорежущих станков.

В 1936 году были разработаны в ЭНИМСе первые проекты автоматических линий из агрегатных станков.

ЭНИМС и опытным заводом «Станкоконструкция» создают первый советский многошпиндельный агрегатный станок для автомобильной промышленности.

Под руководством академика В. И. Дикушина были разработаны теоретические основы агрегатирования, реализованные в конструкциях многошпиндельных агрегатных станков и в автоматических линиях для обработки корпусных деталей. Он перенес принцип закономерных рядов из области кинематики в практику построения рядов конструктивных параметров, определяющих геометрические размеры и технические показатели машиностроительных изделий. Его научные работы посвящены основным проблемам станкостроения, в частности разработке научных основ проектирования металлорежущих станков.

Разработка принципов и системы агрегатирования станков, позволила в короткий срок изготовить 60 станков для обработки тюбингов, использованных при строительстве Московского метрополитена, 60 станков для тракторных заводов и для других производств.

Работа института по освоению агрегатных станков, выдвинувшая СССР к 1937 г. по производству станков на первое место в Европе, отмечена Сталинской премией.

Профессора Наум Самойлович. Ачеркан (1892 1976) и Н.В. Игнатьев опубликовали важнейшие положения о регулируемом приводе станков, а профессор Г.М. Головин разработал принципы кинематики станков, разработал теоретические основы анализа, настройки и расчета кинематических цепей станков. Им был разработан обобщенный метод кинематического расчета и анализа станков. Созданный им курс «Кинематика станков» читался в МВТУ с 1929 года. Это учение до сих пор является азбукой подготовки инженеров-станочников во всех вузах страны.

Период с1935 по 1941 имел важное значение для развития науки о резании металлов и создания советской школы резания. Стахановское движение передовиков производства опрокинуло нормативы, тормозившие дальнейшее развитие техники, в том числе и в области резания металлов. Декабрьский (1935) пленум ЦК ВКП(б) предложил пересмотреть технические руководящие материалы, на которых базировались нормативы. С этой целью в 1936 г. при Техническом Совете НКТП (народный комиссариат тяжелой промышленности) была создана Комиссия по резанию металлов. В работе Комиссии участвовали не только учёные (Е. П. Надеинская (председатель), И. М. Беспрозванный, В. А. Кривоухов, А. И. Каширин, А. В. Панкин и С. Д. Тишин), но и заводские коллективы, инженеры, мастера и рабочие. В течение пяти лет Комиссия по резанию металлов являлась всесоюзным центром по планированию и координации всех научно-исследовательских работ по резанию металлов в Советском Союзе. За эти годы было выполнено около 250 научных исследований и обобщен опыт заводов. Было проведено по единой методике свыше 120 000 экспериментов по исследованию процесса резания, установлены силовые и стойкостные зависимости для всех видов металлорежущего инструмента и по всем основным металлам, применяемым в машиностроении, созданы инженерные методы расчёта геометрии режущей части инструмента и оптимальных режимов обработки различных материалов. Комиссия разработала справочные материалы по режимам резания для всех видов инструментов. Эти справочники были положены в основу государственных нормативов по режимам резания. Руководящие материалы по режимам резания в результате многочисленных теоретических и экспериментальных исследований нашли применение в промышленности в годы Великой Отечественной войны. Большое значение имело развитие инженерных методов расчета оптимальных режимов резания, которые позволяли сравнительно просто рассчитывать важные для практики характеристики процесса резания. Исследования проводились коллективами, возглавляемыми А. В. Панкиным, С. Ф. Глебовым, В. А. Кривоуховым, Н. И. Резниковым, М. Н. Лариным, П. П. Трудовым, и др. В разработке физических основ процесса резания важную роль сыграли работы учёных в области смежных наук (В. Д. Кузнецов, П. А. Ребиндер и др.).

Перед Великой Отечественной войной наша страна была крупной станкостроительной державой. В течение трёх довоенных пятилеток построено большое количество новых станкостроительных заводов, в том числе Краматорский тяжёлого станкостроения, Киевский станков-автоматов, Харьковский радиально-сверлильных станков, московский «Станколит» и др. К 1941 в СССР имелось 37 специализированных станкостроительных заводов. В 1940 общее количество освоенных типоразмеров выпускаемых станков превысило 320. Доля импорта металлорежущих станков в предвоенные годы составляла менее 10%. Советский Союз обеспечивал выпуск необходимого народному хозяйству количества универсальных и специальных станков, большого числа автоматических станочных линий для ведущих отраслей машиностроения.

 

В годы войны.

Во время Великой Отечественной войны станкостроение вместе со всеми другими отраслями промышленности выпускало продукцию военного времени, а также специальные станки для ее производства. ЭНИМС активно включается в техническое переоснащение предприятий оборонной промышленности, совместно с заводом «Станкоконструкция» он становится центром создания станков для оборонной промышленности.

В годы войны станки-автоматы, автоматические и полуавтоматические линии, сыграли важную роль в массовом производстве вооружения при нехватке рабочей силы. Только одна полуавтоматическая линия для расточки и сверления отверстий в корпусных деталях танка Т-34 заменила 19 тяжёлых расточных и радиально-сверлильных станков и высвободила 36 квалифицированных рабочих.

Организация массового производства боеприпасов, боевых машин, артиллерийского и др. вооружения потребовала создания новых специализированных, агрегатных и упрощённых операционных станков. На ряде заводов начали применяться поточные методы производства.

В это суровое время значительно увеличился типаж станков, лишь одно конструкторское бюро под руководством Г. И. Неклюдова разработало около 190 типов оригинальных станков для производства миномётного вооружения. В эти же годы, под руководством Е.Г.Алексеева разработаны руководящие материалы по конструированию станков различного типа и их узлов, а Дмитрием Николаевичем Решетовым (1908-2000) – типовые расчеты элементов главного привода, механизмов подачи, зажима, направляющих и других узлов.

Большого напряжения сил от станкостроителей потребовала эвакуация производственных мощностей на восток, кроме того в годы войны построены крупнейший новосибирский завод «Тяжстанкогидропресс» им. А. И. Ефремова и Стерлитамакский завод им. В. И. Ленина.

Созданные в военные годы более 800 высокопроизводительных агрегатных и специальных станков для производства боеприпасов, танков, орудий и самолетов внесли значительный вклад в подготовку Победы нашего народа.

 

В первые послевоенные годы

После войны началось восстановление и совершенствование различных отраслей машиностроения на базе непрерывно увеличивающегося выпуска специальных станков, автоматов и автоматических линий. В этот период крупнейшие теоретические разработки в области станковедения были осуществлены в Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков, а также в Московском станкоинструментальном институте (в настоящее время МГТУ «Станкин»), в МВТУ имени Н.Э.Баумана и в других организациях. Отечественные станкостроители освоили выпуск самых разнообразных станков, необходимых для различных отраслей машиностроения.

В первые послевоенные годы научно-исследовательские и проектные институты работали над проблемами скоростного резания. Одно из основных условий перехода на повышенные скорости обработки — автоматизация управления станками путём электрификации и гидрофикации привода. В 1946 в ЭНИМСе был разработан бесступенчатый ионный электропривод станков с электронным управлением, сконструированы (Н. А. Волчек, Ю. Б. Эрпшер) для автотракторной промышленности автоматические линии из 14, 45 и 25 агрегатных станков, основанные на принципе сквозного (поточного) прохода деталей, транспортируемых с помощью гидропривода. В создании станков-автоматов и автоматических линий участвовали также ВНИИ, ВНИИАШ и др. научно-исследовательские институты. Основы теории проектирования станков-автоматов разработаны Г. А. Шаумяном (1948).

Впервые в мировой практике был спроектирован и построен в 1949 (введён в действие в 1950) комплексно-автоматизированный завод поршней. Академик В. И. Дикушин являлся главным инженером этого проекта, за что был удостоен своей второй Государственной премии СССР (1951).

Эпоха расцвета

В 50—70-х гг., выполняя задачи по улучшению отраслевой структуры промышленности и техническому перевооружению народного хозяйства, отраслевые НИИ и конструкторские бюро уделяли особое внимание проектированию и отработке конструкций прецизионных станков, тяжёлых и уникальных станков, станков для электрофизической и электрохимической обработки (ультразвуковой, электроэрозионной, лазерной, плазменной и др.), многооперационных станков с автоматической сменой инструментов, станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Для заводов, выпускающих универсальные станки, к 1965 была разработана единая унифицированная серия моделей и их модификаций. Разработкой методов расчёта и конструирования станков занимались Н. С. Ачеркан, В. С. Васильев, В. И. Дикушин, В. Ф. Кудинов, вопросами технологии — А. С. Проников, проблемами износостойкости станков — Д. Н. Решетов.

Доля импорта металлорежущих станков в потреблении к концу 1966г. составляла 3%. К 1970 в СССР было освоено 1817 типоразмеров металлорежущих станков. Годовой выпуск которых составил 230 тысяч.

 

Застой, которого не было.

В период «застоя» (1970-1985г.г.) отраслевые научно-исследовательские, проектные и технологические институты, конструкторские бюро заводов работают над созданием автоматического оборудования с малогабаритными электронными системами числового программного управления (ЧПУ) и контроля, улучшением структуры выпускаемого металлообрабатывающего оборудования. Это станки с ЧПУ, тяжёлые, уникальные (рис.6) и высокоточные станки, специальные станки и автоматические линии (рис.7), в том числе переналаживаемые комплексные линии, комплекты высокопроизводительного оборудования с компьютерным управлением. Создание нового металлообрабатывающего инструмента из природных и синтетических алмазов, минералокерамических и др. сверхтвёрдых материалов, абразивных материалов высокой стойкости. В этих работах участвуют ЭНИМС и его филиалы в Армянской ССР и Литовской ССР, Украинский НИИ станков и инструментов (тогда мы жили в единой стране), ВНИИ, ВНИИалмаз, технологический институт Оргстанкинпром, другие институты и широкая сеть конструкторских бюро во многих союзных республиках.

Широкий масштаб принимают работы по созданию автоматизированных участков металлорежущих станков с ЧПУ с групповым программным управлением для комплексной механической обработки однотипных деталей. Например, ЭНИМС и его опытным завод «Станкоконструкция» создали участок, укомплектованный станками с ЧПУ для обработки широкой номенклатуры деталей типа тел вращения (валы, фланцы, втулки, диски) с централизованным управлением от ЭВМ и автоматизированной подготовкой программ.

В 70-е гг. проводится работа по созданию и внедрению в производство новых унифицированных гамм станков. Установлена 51 гамма, включающая 277 базовых и 682 унифицированных моделей станков. Все станки гамм аналогичного технологического назначения проектируются по принципу конструктивного подобия, что создаёт возможность для широкой их унификации, позволяет создавать специализированные производства.

Рис. 6. Специальный карусельный станок для черновой и чистовой обработки крупногабаритных деталей из стали, чугуна, цветных металлов и их сплавов. Модель КУ-299.

Рис. 7. Автоматическая линия. Модель ЛМ-423.

Между странами — членами СЭВ (совет экономической взаимопомощи) были заключены соглашения о совместной разработке основных научно-технических проблем в области металлообработки: создании и усовершенствовании станков с ЧПУ, создании единого программного языка, методов испытаний станков, норм точности, унификации систем и элементов управления и т.д. При этом был достигнут более высокий уровень концентрации научно-исследовательского потенциала в социалистических странах. К сожалению интеграция в этих вопросах утрачена, на сегодняшний день, полностью.

 

Перестройка и т.д.

Хочется сказать спасибо всем кто не оставил отечественную науку и технику вообще, и станкостроение в частности. Однако ив эти тяжелые для машиностроения годы наше станкостроение достигло определённых успехов.

1985 – 2008 гг. Осуществлен цикл работ по проектированию автоматизированных заводов по изготовлению токарных станков завода «Красный Пролетарий» и деталей штампов «Тверского завода штампов».

Под руководством проф. М.А.Эстерзона разработаны специальные технологические процессы и оборудование для многопроходного строгания рисунков металлографических форм, работа удостоена Государственной премии РФ за 2002 г. в области науки и техники; освоены специфические технологии и изготовлены станки для водоабразивного струйного резания различных материалов, обеспечивающие высокую производительность и точность воспроизведения профиля деталей из хрупких материалов, керамики, природного камня и пр.

Параллельно разработаны технологии обработки кремниевых пластин для электронной промышленности (геттерирование и скрайбирование), новые марки высокопрочных чугунов и легированных сталей, освоены процессы их упрочнения. В СКБ и на станкозаводах внедрены системы автоматизированных расчетов и проектирования станков и их узлов: «Главный привод», «Шпиндельный узел», «Привод подач», «Несущие системы» и др., учитывающие требования к основным характеристикам работоспособности станочного оборудования.

С 1993 г. ЭНИМС в рамках руководимой им Системы сертификации металлообрабатывающих станков ведутся работы по сертификации и испытаниям станков, гидропневмосмазочного и технологического оборудования. На базе ЭНИМС аккредитованы Орган по сертификации продукции и Испытательный центр, а также Орган по сертификации Систем менеджмента качества – за последние 15 лет сертифицировано около 3300 станков и единиц оборудования, проведено более 1000 испытаний.

Техническими комитетами по стандартизации (ТК 70; ТК 69), созданными Госстандартом РФ при ОАО «ЭНИМС» проводится систематическая работа по разработке и гармонизации национальных стандартов по безопасности и точности станков, впервые в части безопасности станков и КПО разрабатывается Технический регламент как Законодательный акт.

Коллективами подразделений ЭНИМС разработаны: уникальная установка УРК-1 для расспрессовки колес железнодорожных вагонов усилием до 630 т; компьютеризированный стенд для динамических испытаний железнодорожных гасителей колебаний; стационарная установка УЗПС-1 для запрессовки подшипников на вагонные оси; стенд СГР-1 для испытаний гидроусилителей руля автобусов; гидропривод подъема сценических платформ в театре Ленком. За указанные работы ЭНИМС награжден медалью Международного промышленного форума М-2006. В 1999 г. коллектив отдела Гидравлики института разработал, изготовил и оснастил гидропривадами врата Храма Спасителя, за что награжден Золотой медалью.

 

Перспективы

Сегодня ключевым словом в нашей жизни становится Технологическая модернизация России. Руководство страны всё больше внимания уделяет производственным секторам экономики. А технологическое развитие страны невозможно без совершенствования станкостроения.

Развитие конструкций станков и автоматических комплексов в ближайшей перспективе будет осуществляться в следующих направлениях: полный переход от станков неавтоматического действия к станкам-полуавтоматам и автоматам; расширение применения программного управления и вычислительной техники в конструкциях всех основных видов металлорежущих станков, в автоматических и полуавтоматических линиях; создание участков из станков с программным управлением, обрабатывающих центров; создание комплексных автоматических линий, участков, цехов и заводов-автоматов, управляемых от ЭВМ, для отраслей машиностроения с крупносерийным и массовым выпуском изделий; разработка и создание конструкций промышленных роботов, встраиваемых в автоматические линии, в комплексы автоматизированных производств и в др. виды оборудования для массового производства.

 

Назначение.

В этой главе мы рассмотрим, что же представляют собой современные металлорежущие станки? Чем они отличаются друг от друга? Основное их различие заключается в способе резания. Наиболее старый способ резания - точение производится резцом. При этом способе обработки деталь вращается, а резец перемещается поступательно. Станки, в которых используется такая схема резания, называются токарными.

Почти одновременно с токарными станками появились станки для обработки цилиндрических отверстий - сверлильные станки. Отверстия обрабатывают, как правило, в неподвижных заготовках вращающимся сверлом.

Плоские поверхности получают строганием на строгальных станках. В этом способе резец или заготовка совершает возвратно-поступательное движение, и заготовка или резец неподвижна.

Другой, очень распространенный способ обработки плоскостей - фрезерование осуществляется фрезой.

Эскиз фрезы был нарисован еще Леонардо да Винчи. Фреза представляет собой несколько расположенных по окружности резцов. При фрезеровании инструмент вращается а заготовка движется поступательно. Фрезерование, соответственно, выполняется на фрезерных станках.

Современные металлорежущие инструменты - резцы, свёрла, фрезы, изготавливаемые из твёрдых материалов - специальных сталей и сплавов, значительно превосходят по своим свойствам первобытные кремневые резцы. Однако в конце XIX века о камне вспомнили снова: в 1874 году был создан шлифовальный станок. Первые шлифовальные (абразивные) инструменты изготовлялись из природного камня, стоили дорого, были не очень высокого качества, и шлифование применялось редко. Положение резко изменилось, когда в 1893 году был изобретён искусственный абразив - корунд, материал, немногим уступающий по твёрдости алмазу. Когда же был изобретён способ получения искусственного алмаза и появился алмазно-абразивный инструмент, роль шлифования ещё больше возросла. Помощью шлифования можно получать детали самой разнообразной формы, а поверхности очень высокого качества. При шлифовании абразивный круг обычно вращается, а деталь движется поступательно, вращается или неподвижна (в этом случае движется вращающийся круг).

Перечисленные выше станки - основа большого семейства разнообразных металлорежущих станков: универсальных, на которых можно обрабатывать разнообразные детали, и специальных - для обработки изделий одного типа размера. Бывают ещё агрегатные станки - собирающиеся из узлов как из конструктора для решения конкретной задачи в условиях массового производства. Станки с программным управлением автоматически выполняют обработку детали. Бывают самонастраивающиеся станки, которые способны самостоятельно менять условия работы, если, например, получающиеся в процессе обработки размеры детали не соответствуют заданным.

Вернёмся к первоначальному вопросу. Что же такое металлорежущий станок? Металлорежущий станок - это машина для обработки резанием металлических и др. материалов, полуфабрикатов или заготовок с целью получения из них изделий путём снятия стружки металлорежущим инструментом.

 

Устройство.

Как же устроен станок? Для более близкого знакомства со станком рассмотрим конструкцию универсального токарно-винторезного станка - представителя наиболее распространённой группы станков – токарной (рис.9). Прежде всего, станок - это машина. Как у всякой машины, у него есть рабочие органы - суппорт (приспособление для крепления резца) и шпиндель (приспособление для крепления для крепления детали), двигатель и передачи - устройства для передачи движе6ния к рабочим органам. Все узлы и детали станка крепятся на станине. Есть у станка передняя и задняя бабки – части станка, которые служат опорой для шпинделя, инструмента или приспособлений, а также, шпиндель. В передней бабке устанавливается коробка скоростей, предназначенная для передачи движения от двигателя к шпинделю и представляющая собой набор валов с закреплёнными на них шестернями. Переключая шестерни, можно менять частоту вращения при неизменной частоте вращения двигателя. В передней же бабке располагается коробка передач, почти такой же механизм, как и коробка скоростей, предназначенная для передачи от неё вращения ходовому валику или ходовому винту.

 

Рис.9. Внешний вид универсального токарно-винторезного станка мод.- 1А616К

Ходовой валик и ходовой винт предназначены для механического перемещения суппорта, на котором крепится резец, они позволяют согласовать скорость перемещения резца с частотой вращения детали. С помощью ходового валика устанавливается режим резания металла. Ходовой винт позволяет устанавливать шаг резьбы.

Рассмотрев общий случай, остановимся подробнее на токарно-винторезном станке модели 1А616К. Итак, общая характеристика этого станка:

Токарно-винторезный станок модели 1А616К, изготовлявшийся Средне-волжским станкостроительным заводом, является универсальным станком и предназначен для разнообразных токарных работ в условиях индивидуального и мелкосерийного производства, выполняемых в центрах или в патроне, в том числе для нарезания резьб: метрической, дюймовой, модульной и питчевой. Высота центров станка равна 165 мм, а максимальное расстояние между центрами — 710 мм. Наибольший диаметр обрабатываемой детали класса дисков, устанавливаемой над станиной, составляет 320 мм, а максимальный диаметр детали класса валов, закрепляемых в центрах над нижней частью суппорта, не должен превышать 180 мм. Сквозь отверстие шпинделя проходит пруток диаметром до 34 мм. Наибольшая длина обтачивания детали с механической подачей суппорта равна 660 мм, т. е. на 50 мм меньше, чем максимальное расстояние между центрами. Без дополнительных сменных колес на станке модели 1А616К можно нарезать резьбы повышенной точности: метрические с шагом от 0,5 до 24 мм; дюймовые с числом ниток на 1 дюйм от 56 до 1; модульные с шагом в модулях от 0,25 до 5,5 мм и питчевые с шагом в питчах от 128 до 2. Предусмотрена возможность нарезания особо точных резьб путем исключения из кинематической цепи зубчатых передач коробки подач и применения специальных прецизионных сменных зубчатых колес.

В комплект станка входят трехкулачковые самоцентрирующие патроны повышенной точности типа ТМ-165 и ТС-200 соответственно диаметром 165 и 200 мм и поводковый патрон диаметром 250 мм с пальцем и прихватом, а также упорные центры.

Привод движения резания у станка модели 1А616К является разделенным. Он состоит из двух клиноременных передач, двенадцатиступенчатой коробки скоростей и переборного устройства. Мощность электродвигателя 4,5 кВт, частота 1440 оборотов в минуту.

 

Классификация.

Мы остановились на устройстве станка лишь одного типа, а в современной промышленности работает огромное количество станков различного вида и назначения. Как же они подразделяются?

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 1А616К означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 160 мм. Буква между первой и второй (или между второй и третьей) цифрами означает определенную модернизацию основной базовой модели станка. Модификация (видоизменение) базовой модели обозначается введением какой-либо буквы в конце шифра, кроме того, так обозначают класс точности станка или его особенности.

Классификация металлорежущих станков:

В зависимости от степени специализации станки разделяют по технологическим признакам на:

• универсальные, служащие для выполнения различных операций на изделиях многих наименований;

• широкого назначения – для выполнения определенных операций на изделиях многих наименований;

• специализированные – для обработки деталей одного наименования;

• специальные – для обработки одной определенной детали.