Технологическое оборудование. Металлорежущие станки


СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году





                М.Ю. СИБИКИН





ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ

УЧЕБНИК

2-е издание, переработанное и дополненное

Допущено
Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по группе специальностей «Машиностроение»


znanium.com

Москва

ИНФРА-М

2021

УДК 621.914(075.32)
ББК 34.63-5я723

     С34





     Рецензенты:
        Черненко А.Н. — доктор технических наук, профессор;
        Воронкин Ю.Н. — преподаватель ГОУ ММТП





      Сибикин М.Ю.
С34 Технологическое оборудование. Металлорежущие станки : учебник / М.Ю. Сибикин. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2021. — 448 с. — (Среднее профессиональное образование).


          ISBN 978-5-00091-700-8 (ФОРУМ)
          ISBN 978-5-16-015045-1 (ИНФРА-М, print)
          ISBN 978-5-16-107842-6 (ИНФРА-М, online)


         Рассмотрено и описано технологическое оборудование станкостроения: металлообрабатывающие станки; типовые механизмы и приспособления для станков; назначение, устройство, кинематика, наладка станков различных групп и типов; многоцелевые и агрегатные станки; прецизионное оборудование; автоматические линии; гибкий производственный модуль; гибкая производственная система; испытание станков; показатели технического уровня и надежности технологического оборудования; диагностирование станочных систем.
         Для учащихся учреждений среднего профессионального образования. Может быть полезен при профессиональном обучении техников и мастеров.


УДК 621.914(075.32)
ББК 34.63-5я723


ISBN 978-5-00091-700-8 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-015045-1 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107842-6 (ИНФРА-М, online)

© Сибикин М.Ю., 2005
© Сибикин М.Ю., 2010,

с изменениями

© ФОРУМ, 2010

                Предисловие







    В программе учебной дисциплины «Технологическое оборудование. Металлорежущие станки» изложены государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по техническим специальностям среднего профессионального образования единые для всех форм обучения. Программа предусматривает изучение студентами технологических возможностей, устройства, наладки и эксплуатации металлообрабатывающих станков различных типов, технологического оборудования автоматических линий (АЛ) и гибких производственных систем (ГПС).
    Особое внимание студенты должны уделить станкам с программным управлением, роботизированным технологическим комплексам (РТК), гибким производственным модулям (ГПМ), входящим в состав гибких производственных линий. В результате освоения дисциплины студент должен

    иметь представление:
    • о роли и месте дисциплины в профессиональной образовательной программе по специальности 1201 «Технология машиностроения» и в сфере профессиональной деятельности техника;
    • о структуре гибких технологических комплексов, интегрированных автоматизированных производств;
    • о тенденции развития технологических машин;

    знать:
    • назначение, область применения, устройство, технологические возможности, принцип работы типового механообрабатывающего оборудования;

    знать и уметь использовать:
    • приемы наладки и особенности эксплуатации механообрабатывающего оборудования разных групп и типов;
    • кинематические схемы и типовые методы расчета настройки технологических машин.

Предисловие

    При переработке и дополнении учебника учтена информация, полученная на выставке Экспоцентра «Металлообработка — технофорум — 2009», а также из учебных пособий и справочников по металлообработке, изданных различными университетами Российской Федерации ([31]—[35]) в период 2005—2009 гг.
    Широкое внедрение в производство высокоавтоматизированного оборудования выдвигает на первый план задачу подготовки квалифицированного персонала, способного обслуживать данную технику.
    Материал, изложенный в книге, полностью соответствует требованиям программы и содержит все необходимые сведения техникам-технологам машиностроения для творческого решения сложных производственных задач.
Автор

                Введение







    Машиностроению принадлежит определяющая роль в укреплении индустриальной мощи страны.
    Приняв новый стратегический курс на ускорение социального и экономического развития России, Президент и Правительство поставили перед страной задачу огромной экономической и политической значимости модернизировать машиностроение, перестроить его на выпуск систем и комплексов оборудования самого высокого технического класса для всех отраслей промышленности и бытовых нужд населения.
    Один из коренных вопросов, решение которого обеспечит выход машиностроения на более высокую качественную ступень, — повышение технического уровня и эксплуатационной надежности машин, оборудования, приборов. К 2020 г. предстоит снизить удельную металлоемкость машин по крайней мере на 12...18 %, удельную энергоемкость — на 7...12 %, степень автоматизации довести до 30 %.
    В выпуске новой техники приоритет будет отдаваться машинам, оборудованию и приборам, наиболее активно способствующим ускорению технического прогресса. Государственную поддержку получат отрасли, играющие ключевую роль в интенсификации общественного производства: станкостроение, приборостроение и электротехническая промышленность. Объемы производства в этих отраслях возрастут за 10 лет в 2,5—3 раза.
    История развития станкостроения в России начинается с 29 мая 1929 г. — даты официального создания самостоятельной отрасли народного хозяйства и образования «Станкотреста». В 1930 г. на основе объединения станкостроительного и инструментального трестов учреждено Государственное всесоюзное объединение станкоинструментальной промышленности «Союзстанкоинструмент».
    В первые годы первой пятилетки на нескольких старых машиностроительных заводах восстанавливалось или впервые осваивалось производство токарных, сверлильных, поперечно-строгальных и долбежных станков. Для подготовки инженерных кадров был организован выпуск специалистов по станкостроению в Московском высшем техническом училище им. Н. Э. Баумана и Ленинградском политехническом институте им. М. И. Калинина, а также в открыв

Введение

шемся в 1931 г. Московском станкоинструментальном институте. Тогда же в целях создания научной и конструкторской базы для развивающегося станкостроения были организованы Научно-исследовательский институт станков и инструментов (НИИСТИ) и Центральное конструкторское бюро по станкостроению (ЦКБ). Эти организации сыграли большую роль в объединении молодых инженеров и техников, решивших посвятить себя изысканиям в области станковедения и конструирования станков.
    Острая необходимость в быстром повышении технического уровня станкостроения, без которого было невозможно успешное развитие советского машиностроения, обусловила создание в мае 1933 г. на базе НИИСТИ и ЦКБ отраслевого Экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЭНИМС). Деятельность института отличалась тесным слиянием науки и практики, воплощением разрабатываемых конструкций в металле, экспериментальной проверкой теоретических работ. Этому способствовало создание при институте опытной базы — завода «Станкоконструкция».
    В те годы в ЭНИМСе закладывались основы отраслевой стандартизации . Работы первоначально сводились к «ограничительной нормализации», но уже тогда была начата разработка стандартов на основные размеры и нормы точности металлорежущих станков, а также на формы и размеры посадочных мест в станках и узлах общего применения. Внедрение параметрических стандартов позволило свести к минимуму количество типоразмеров выпускаемого металлообрабатывающего оборудования, предупредило появление случайных, не оправданных практическими нуждами промышленности типов и размеров станков.
    Впервые в мировой практике были разработаны нормативы на качественные показатели, характеризующие уровень технического совершенства оборудования: жесткость станков, колебания холостого хода, уровень шума, устойчивость против температурных смещений и т. д. Одновременно был разработан государственный стандарт на общие технические условия для металлорежущих станков.
    Работа ЭНИМСа по стандартизации в станкостроении сыграла большую роль в развитии не только станкостроения, но и всего отечественного машиностроения в целом. В первые годы деятельности института были проведены исключительно важные для народного хозяйства работы по составлению рациональной номенклатуры (типажа) станков, подлежащих выпуску в стране, определившие технический уровень станкостроения на много лет вперед. Разработка перспективного типажа станков для всей страны, исходя из наибо

Введение

7

лее актуальных потребностей промышленности и возможностей станкостроения, была осуществлена впервые в мировой практике.
    В период Великой Отечественной войны ЭНИМС был центром создания станков для оборонной промышленности. Построенные заводом «Станкоконструкция» на основе агрегатирования высокопроизводительные станки для производства вооружений и боеприпасов позволили значительно увеличить выпуск боевой техники при нехватке квалифицированных рабочих кадров.
    Были спроектированы и изготовлены мощные многошпиндельные агрегатные станки для обработки деталей двигателей самолетов и танков, повысившие производительность обработки в 10—30 раз.
    Во время непродолжительной эвакуации на Урал с ноября 1941 по февраль 1942 гг. конструкторы ЭНИМСа в невиданно короткие сроки спроектировали, а рабочие завода построили замечательную полуавтоматическую линию из 15 станков для растачивания и сверления всех отверстий в броневых бортах весом до 5 т, что обеспечило выпуск большого количества танков. Созданное оборудование представляло собой первую полуавтоматическую станочную линию в тяжелом машиностроении. Всего за годы войны заводом «Станкоконструкция» было создано 807 станков, в том числе 556 агрегатных.
    Одной из главнейших задач первых послевоенных пятилеток являлась автоматизация крупносерийного и массового производства. Для расширения областей применения автоматических линий требовалось создать несколько типовых линий, способных изготовлять наиболее распространенные детали машиностроения — валы, втулки, кольца, зубчатые колеса и прочее, что, в свою очередь, требовало создания высокопроизводительного оборудования для встройки в эти линии. В 1951 г. была создана автоматическая линия по обработке валов электродвигателей, явившаяся примером типовых автоматических линий для изготовления тел вращения; в 1957 г. — автоматическая линия по обработке цилиндрических зубчатых колес (на примере производства зубчатых колес к токарному станку 1К62); в 1958 г. — типовые линии по обработке шлицевых валов и конических зубчатых колес.
    В послевоенный период был расширен типаж зубообрабатывающих станков и создано современное высокопроизводительное оборудование, способное оснастить многие виды современных машин высококачественными зубчатыми передачами. Применение зубчатых колес с круговым зубом существенно улучшило технические характеристики машин — повысилась быстроходность и плавность работы, увеличилась несущая способность.

Введение

    В результате научных изысканий в области теории расчета и нарезания конических колес, разработанной доктором технических наук В. Н. Кедринским, была создана оригинальная конструкция базового зуборезного станка для конических колес с круговым зубом диаметром до 800 мм. Создание первого такого станка относится к 1951 г., а в 1958 г. их было уже 200.
    Разработанные в конце 50-х гг. XX в. конструкции зуборезных и зубошлифовальных станков для конических колес с прямым и круговым зубом оказались чрезвычайно жизнеспособными. Более тридцати лет все типы этих станков находились в производстве. Оригинальная система расчета таких колес широко применяется на заводах и сегодня.
    В период с 1965 по 1990 гг. в результате продолжения работ по комплексной автоматизации в мелкосерийном и серийном производстве на основе применения станков с числовым программным управлением были созданы базовые комплексно-автоматизированные системы по производству валов (АСВ) и корпусных деталей (АСК). Высокий уровень автоматизации рабочих и вспомогательных процессов, оптимальная подготовка и ведение производства, график работы в две смены, резкое сокращение численности рабочих и обслуживающего персонала, значительное облегчение условий труда и повышение культуры производства — принципы, которые легли в основу создания систем АСВ и АСК.
    Комплекс выполненных при этом работ был чрезвычайно широк и включал в себя не только создание основного технологического оборудования, высокопроизводительного режущего инструмента, быстросменной зажимной оснастки, средств транспортировки, но и разработку унифицированных систем управления и их программно-математического обеспечения. Функции ЭВМ в этих системах заключались в управлении станками и вспомогательными устройствами (транспортно-складским хозяйством и др.), оперативном планировании и регулировании хода производства, выдаче заданий на каждый станок, учете обработанных деталей, подготовке и хранении управляющих программ.
    Технический прогресс в станкостроении потребовал существенного повышения уровня подготовки квалифицированного персонала, способного обслуживать новую технику. Большой вклад в развитие и распространение знаний по технологии машиностроения и технологическому оборудованию станкостроения внесли отечественные высококвалифицированные специалисты: П. Н. Белянин, А. 3. Бабушкин, В. П. Бобров, С. Н. Власов, Л. И. Волчкевич, А. Л. Дерябин, П. И. Завгороднев, Е. И. Зазерский, Л. М. Кордыш, М. М. Куз

Введение

9

нецов, В. Л. Косовский, С. Е. Локтева, А. А. Маталин, Р. Б. Марго-лит, Р. X. Махмутов, В. Ю. Новиков, В. Э. Пуш, В. А. Ратмиров, А. Г. Схиртладзе, В. Н. Фещенко, Б. И. Черпаков, Ю. С. Шарин, Н. Н. Чернов, Ю. М. Ермаков, Б. Н. Фролов и др. С их трудами, название которых приведены в конце книги, целесообразно ознакомиться каждому технику-технологу машиностроения для успешного выполнения производственных задач и дальнейшего повышения своего квалификационного и технического уровней.

Глава 1




                ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
                О МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ







            1.1. Основные технологические термины и определения


    Применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области технологических процессов изготовления и ремонта изделий машиностроения устнановлены ГОСТом 3.1109—82*. Термины, предусмотренные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.
    На заводе производственный процесс складывается из совокупности действий людей и работы машин, в результате чего из материалов и полуфабрикатов получают готовую продукцию. В соответствии с ГОСТом 3.1109—82* технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда (изменение размеров, формы, свойств обрабатываемого материала или сборкой деталей и сборочных единиц в готовое изделие).
    Технологический процесс разделяют на операции. Операция в свою очередь состоит из переходов, установов, позиций и рабочих приемов.
    Операция — часть технологического процесса обработки одной или нескольких деталей, выполняемая на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой непрерывно до перехода к обработке следующей детали (деталей).
    Переход — часть операции, в процессе которой обрабатывают одну или одновременно несколько поверхностей при неизменных инструменте и режиме обработки. Для снятия с обрабатываемой поверхности большого слоя металла переход разделяют на проходы.
    Проход — часть перехода, связанная со снятием, одного слоя металла с обрабатываемой поверхности. Режим обработки и рабочий инструмент при проходе также не изменяются (изменение глубины резания не рассматривается как изменение режима обработки).