Технологическое оборудование машиностроительных заводов


Л. И. Вереина, М. М. Краснов





            ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ЗАВОДОВ


Учебник
Под редакцией канд. техн. наук, доц. Л. И. Верейной
















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 621
ББК 34.4
    В31


Рецензенты:
к. т. н., доцент кафедры металлорежущих станков МГТУ им. Н. Э. Баумана Мещерякова Вера Борисовна;
к. т. н., доцент кафедры технологии машиностроения МГТУ им. Н. Э. Баумана Соловьев Александр Иванович





    Вереина, Л. И.
В31      Технологическое оборудование машиностроительных заводов :
     учебник / Л. И. Вереина, М. М. Краснов ; под ред. канд. техн. наук, доц. Л. И. Вереиной. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 332 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-1066-3

     Излагаются общие сведения о металлообрабатывающих станках: классификация и нумерация станков, виды движений, реализуемые в станках, и показатели технического уровня и надёжности станков. Рассматриваются типовые передачи, механизмы и типовые узлы металлообрабатывающих станков, а также устройство, принцип работы, кинематика и технические характеристики станков токарной, сверлильно-расточной и фрезерной групп. Приводится классификация многоцелевых станков, показаны их отличительные особенности по сравнению со станками с ЧПУ. Описываются компоновки многоцелевых станков для обработки заготовок типа тел вращения и корпусных. Уделено внимание устройствам автоматической смены инструментов.
    Для студентов машиностроительных направлений подготовки.

УДК 621
ББК 34.4








ISBN 978-5-9729-1066-3

     © Вереина Л. И., Краснов М. М., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

        ПРЕДИСЛОВИЕ


     Учебник предназначен для изучения дисциплины ОП.07 «Технологическое оборудование» профессионального цикла программы подготовки специалистов среднего звена по специальности 15.02.08 «Технология машиностроения». Главное внимание уделено станочному технологическому оборудованию, поскольку именно оно определяет технический уровень и качество выпускаемой продукции любого машиностроительного завода. Материал учебника излагается в той последовательности, которая предложена Рабочей программой по дисциплине ОП.07.
     В первой главе излагаются общие сведения о металлообрабатывающих станках: классификация и нумерация станков; виды движений, реализуемые в станках и показатели технического уровня и надёжности станков.
     Вторая глава посвящена изучению автоматизации управления технологическим оборудованием.
     В третьей и четвёртой главах рассматриваются типовые передачи, механизмы и типовые узлы металлообрабатывающих станков. Кинематическая настройка станков изучается в пятой главе.
     Устройство, принцип работы, кинематика и технические характеристики станков токарной, сверлильно-расточной и фрезерной групп изучаются с шестой по восьмую главы.
     В девятой главе рассматривается работа резьбообрабатывающих станков. Станки строгально-протяжной и шлифовальной групп описываются в 10-й и 11-й главах. Назначение, принцип работы и устройство зубообрабатывающих станков рассмотрено в двенадцатой главе. Станкам с высокой степенью автоматизации посвящена тринадцатая глава; здесь приводится классификация многоцелевых станков, показаны их отличительные особенности по сравнению со станками с ЧПУ. Здесь же описываются компоновки многоцелевых станков для обработки заготовок типа тел вращения и корпусных. Уделено внимание устройствам автоматической смены инструментов.
     Изучению агрегатных станков, автоматических линий, роботизированных технологических комплексов и гибких производственных систем посвящены 14, 15, 16 и 17 главы.
     Глава 18 содержит сведения о транспортировке станков и установке их на фундамент, а в главе 19-й излагаются проверки геометрической и кинематической точности станков, проверки на жёсткость, виброустойчивость и шум, а также особенности проверки станков с ЧПУ.
     После каждой главы предлагаются контрольные вопросы и задания для самостоятельной проверки полученных знаний. В конце учебника прилагается список литературы.
     В тексте учебника приняты следующие основные сокращения:
     АДУ - адаптивное управление;
     АКС - автоматическая коробка скоростей;
     АЛ - автоматическая линия;
     АЛУ - арифметико-логическое устройство;

3

     АРКЛ - автоматическая роторно-конвейерная линия;
     АРЛ - автоматическая роторная линия;
     АСИ - автоматическая смена инструмента;
     АСИО - автоматизированная система инструментального обеспечения;
     АСОП - автоматизированная система оплаты проезда;
     АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства;
     АСУП - автоматизированная система управления предприятием;
     АСУТО - автоматизированная система управления технологическим оборудованием;
     АСУТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;
     АТСС - автоматизированная транспортно-складская система;
     БИС - большая интегральная схема;
     ГАЛ - гибкая автоматическая линия;
     ГАУ - гибкий автоматизированный участок;
     ГПМ - гибкий производственный модуль;
     ГПС - гибкая производственная система;
     ГПУ - гибкий производственный участок;
     ГПЯ - гибкая производственная ячейка;
     ИАСУ - интегрированная автоматизированная система управления;
     ИП - измерительный преобразователь;
     ИМ - инструментальный магазин;
     КИМ - координатно-измерительная машина;
     ЛД - линейный двигатель;
     МП - микропроцессор;
     МС - многоцелевой станок;
     НТД - нормативно-техническая документация;
     ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;
     ОСУ - оперативная система управления;
     ПЗУ - постоянное запоминающее устройство;
     ПК - программируемый контроллер;
     ПР - промышленный робот;
     ПУ - программное управление;
     ПЭВМ - персональная ЭВМ;
     РГ - револьверная головка;
     РТК - роботизированный технологический комплекс;
     САК - система автоматизированного контроля;
     САЛ - системы автоматических линий;
     САПР - система автоматизированного проектирования и расчётов;
     СОЖ - смазочно-охлаждающая жидкость;
     СОФ ГПС и ГПЯ - система обеспечения функционирования ГПС и ГПЯ;
     СПИЗ - станок - приспособление - инструмент - заготовка;
     СПУ - система программного управления;
     СТЗ - система технического зрения;

4

     СЦПУ - система циклового программного управления;
     СЧПУ - система числового программного управления;
     УЦПУ - устройство циклового программного управления;
     УЧПУ - устройство числового программного управления;
     ЦПУ - цикловое программное управление;
     ЧПУ - числовое программное управление;
     ШУ - шпиндельный узел;
     ЭА - электроавтоматика;
     ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
     ЭДС - электродвижущая сила;
     ЭМО - электромагнитные опоры.

5

        ВВЕДЕНИЕ


      Сердцевиной машиностроения является станкостроение, поэтому уже в тридцатых годах прошлого столетия в нашей стране был поставлен вопрос о создании станкостроительной промышленности, ведь до первой мировой войны в стране выпускалось в год всего 1700 станков. Впервые в 1930 году в МВТУ им. Н. Э. Баумана начала функционировать кафедра «Металлорежущие станки», которая стала готовить инженеров-станочников. Выпускники этой кафедры уже в 1933 г. создали первый в стране Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС).
      Планомерно строились станкостроительные заводы; так в Москве уже в 1932 г. начал свою работу станкозавод им. Серго Орджоникидзе, в 1934 г. - завод «Станкоконструкция». По всей стране возникают станкостроительные заводы: в 1935 г. в Тбилиси, в том же году в Саратове завод тяжёлых зуборезных станков, в Киеве завод станков-автоматов (1936 г.); в Краматорске завод тяжёлого станкостроения (1939 г.).
      Таким образом, уже в 1940 году страна выпускала в год 58 400 станков, причем более 200 различных типоразмеров.
      Первый этап создания станкостроительной промышленности в стране прервала Великая Отечественная война, по окончании которой к 1949 г. были восстановлены станкозаводы на ранее оккупированных территориях и уже в 1961 г. страна стала занимать по выпуску некоторых видов станков первое и второе места в мире. Пик выпуска станков в нашей стране достиг к 1965 году - 270 000 единиц в год.
      Второй этап развития отечественного станкостроения начинается с 1965 г., когда стали производить станки с ЧПУ. Освоение станков с ЧПУ снизило общий выпуск металлорежущих станков. Так в 1974 г. в стране в год было произведено только 226 тыс. станков, в том числе 4400 станков с ЧПУ. И с этого года после того, как освоили изготовление станков с ЧПУ, вновь общий выпуск станков пошёл вверх. В 1980 г. всего произведено 245 тыс. станков, из них станков с ЧПУ - 15 тыс. (в том числе многоцелевых), причём 200 различных типоразмеров. К 1986 г. только одна Москва выпускала в год 6320 станков с ЧПУ и 3230 промышленных роботов., а завод «Красный Пролетарий» экспортировал токарные станки в 70 стран: Францию, Англию, ФРГ, Японию, Болгарию, Ливан и др.
      Оборудование, предназначенное для выполнения различных технологических операций (заготовительных, обрабатывающих, финишных, лакокрасочных, термических и т. д.), называется технологическим. На промышленных заводах для изготовления продукции эксплуатируется различное технологическое оборудование: литейные машины, кузнечно-прессовое оборудование, металлообрабатывающие станки, транспортное оборудование и автоматизированные склады, автоматические линии, РТК и ГПС.
      В учебнике будет рассмотрено такое технологическое оборудование, которое необходимо изучить техникам-технологам по специальности «Технология машиностроения».

6

Глава 1


        СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКАХ

        1.1. Классификация станков и их нумерация

     Металлообрабатывающий станок - это технологическая машина для обработки металлов резанием с целью получения деталей заданной формы и размеров с требуемыми точностью и качеством обработанной поверхности. Поскольку на станках могут обрабатываться помимо металлов и другие материалы, то термин «металлообрабатывающий» является условным.
     Рассмотрим основные признаки, по которым классифицируются металлообрабатывающие станки.
     По характеру выполняемых работ в соответствии с классификацией ЭНИМСа станки делят на девять групп, причем каждая включает девять типов, которые объединены общими технологическими и конструктивными признаками (табл. 1.1). Исключение составляет пятая группа, в которую входят станки по предметному признаку. В соответствии с принятой классификацией станкам, выпускаемым серийно, присваивают индекс модели из трех или четырех цифр, а иногда добавляют буквы.
     Первая цифра означает номер группы, к которой относится станок, вторая -номер типа станка, третья и четвертая характеризуют важный параметр станка или обрабатываемой заготовки, например, расстояние между центрами станка, максимальный диаметр прутка, размеры стола. Так, модель 7М37 означает: 7 - строгально-протяжная группа, 3 - поперечно-строгальный станок, 7 - максимальная длина обрабатываемой заготовки 700 мм. Бука М указывает на модернизацию станка базовой модели 737. Если в конце модели проставлена буква, то она показывает на класс точности станка, например, внутришлифовальный станок 3А228П - это станок повышенного класса точности.
     В обозначении моделей станков с ЧПУ вводят в конце букву Ф с цифрой, которая означает: 1 - станок с цифровой индексацией и предварительным набором координат, 2 - с позиционной системой управления, 3 - с контурной системой управления, 4 - с комбинированной системой управления для позиционной и контурной обработки. Например, токарно-затыловочный станок 1Е811Ф1 с предварительным набором координат, вертикально-сверлильный станок с позиционной системой управления 2Е118Ф2, токарный станок мод. 1А665Ф3 с контурной системой управления, а токарный станок 1А660Ф4 с комбинированной системой управления.
     Станки с цикловыми системами управления имеют в конце индекса модели букву Ц (токарный многорезцово-копировальный 1713 Ц), а с оперативной системой управления букву Т (токарный станок 16К20Т1).
     Если в станке имеется инструментальный магазин, то в конце обозначения модели проставляется буква М: 11Б25ВФ4М - токарный автомат продольного точения с ЧПУ, высокой точности, с комбинированной системой управления и магазином инструментов.


7

Классификация металлообрабатывающих станков

Таблица 1.1

Наименова-  Гру-                                             Тип станков                                                     
    ние     ппа       1           2          3           4           5          6            7            8           9     
                      Автоматы и                                             Токарно-                                       
                     полуавтоматы                      Свер-                винторез-     Много-                            
Токарные    1       одно-      много-     Токарно-    лильно-    Карусель-     ные,      резцовые    Специализи-   Разные   
                  шпиндель-   шпиндель- револьверные  отрезные      ные     токарные,  и копироваль-  рованные    токарные  
                     ные         ные                                        лоботокар-      ные                             
                                                                               ные                                          
 Сверлиль-        Настольно-      Полуавтоматы        Коорди-   Радиально-                            Горизон-              
    ные     2      и верти-     одно-      много-      натно-    и коорди-  Расточные   Отделочно-     тально-     Разные   
и расточные        кально-    шпиндель- шпиндельные  расточные    натно-                 расточные   сверлильные сверлильные
                 сверлильные     ные                            сверлильные                                                 
Шлифоваль-                     Внутри-                                                                Притироч-             
   ные,           Круглошли-   шлифо-                Специали-                                          ные,       Разные   
полироваль-       фовальные,  вальные,   Обдирочно-  зированные Продольно-                Плоско-    полироваль-   станки,  
   ные,     3    бесцентрово-  коорди-   шлифоваль-  шлифоваль- шлифоваль-  Заточные    шлифоваль-      ные,     работающие 
доводочные,       шлифоваль-   натно-       ные         ные         ные                     ные       хонинго-    абразивом 
 заточные            ные       шлифо-                                                                 вальные,              
                               вальные                                                               доводочные             
Электрофи-                     Свето-                                                    Электро-      Анодно-              
зические и                    лучевые,               Электрохи-  Электро-               эрозионные,   механиче-             
электрохи-  4         -         в том        -        мические   искровые       -         ультра-       ские          -     
 мические                       числе                                                    звуковые     отрезные              
                              лазерные                                                  прошивочные                         

8

Окончание таблицы 1.1

Наименова-  Гру-                                            Тип станков                                                     
    ние     ппа       1           2          3           4           5           6           7       8               9     
                  Зуболобеж-  Зуборез-      Зубофрезерные        Для обра-                                        Разные   
  Зубо-и           ные для     ные для      для нарезания          ботки                   Зубо-       Зубо-и     зубо-и   
  резьбо-   5     обработки   обработки цилиндриче-                торцов     Резьбо-   отделочные,   резьбо-     резьбо-  
обрабатыва-      цилиндриче-   кониче-  ских колес и червячных     зубьев    фрезерные  проверочные  шлифоваль- обрабатыва-
   ющие           ских колес    ских      шлицевых     колес       колес                 и обкатные     ные        ющие    
                                колес      валов                                                                           
                    Верти-    Фрезерные               Копиро-      Верти-                Широкоуни-   Горизон-             
                   кально-    непрерыв-  Продольные  вальные и    кально-     Продоль-   версальные   тально-     Разные   
 Фрезерные  6     фрезерные,    ного    одностоечные  гравиро-   фрезерные   ные двух-   фрезерные   фрезерные   фрезерные 
                  консольные  действия                вальные   бесконсоль-   стоечные   инструмен-  консольные            
                                                                    ные                   тальные                          
 Строгаль-            Продольные                                 Протяжные   Протяжные вертикальные                        
   ные,     7                            Поперечно-  Долбежные  горизонталь-    для протягивания     -            Разные   
долбежные,          одно-       двух-   строгальные                 ные       внутрен-   наружного              строгальные
 протяжные         стоечные   стоечные                                          него                                       
                       Отрезные, оснащенные                                   Отрезные                                     
 Разрезные  8      токарным    шлифо-   гладким или  Правильно-  Ленточно-   с дисковой   Отрезные   -          -          
                    резцом     вальным   насеченным   отрезные    пильные      пилой     нажовочные                        
                               кругом      диском                                                                          
                   Муфто- и   Пилонасе- Правильно- и            Для испыта-  Делитель-   Балансиро-                        
  Разные    9    трубообраба- кательные бесцентрово-     -      ния инстру-   ные ма-      вочные    -          -          
                   тывающие              обдирочные                ментов       шины                                       

9

     По точности станки подразделяют на пять классов:
     нормальной точности (Н) - в индексе модели не указывается;
     повышенной точности (П) - станки этого класса изготовляют на базе станков нормальной точности. Однако, точность самих деталей этих станков и их взаимного расположения гораздо выше, чем у станков нормальной точности;
     высокой точности (В) - помимо высоких требований к точности изготовления деталей такого станка, качеству сборки и регулировки узлов, конструкции отдельных узлов могут принципиально отличаться от станков предыдущих классов точности;
     особо высокой точности (А) - к изготовлению деталей такого станка, их сборке и регулировке предъявляются еще более высокие требования, чем при изготовлении станков класса В;
     особо точные (С), или мастер-станки - на этих станках изготавливают детали для прецизионных станков классов точности В и А.
     Станки классов точности В, А и С должны эксплуатироваться в термоконстантных цехах, в которых не только регулируется автоматически температура, но также и влажность.
     По степени универсальности станки классифицируют на универсальные, специализированные и специальные.
     Универсальные станки служат для изготовления деталей широкой номенклатуры, в основном, в единичном и мелкосерийном производствах. Для этих станков характерен большой диапазон регулирования скоростей и подач. К ним относятся станки: токарно-винторезные, токарные, токарно-револьверные, сверлильные, фрезерные, строгальные и некоторые другие, включая станки с ручным управлением и ЧПУ.
     Специализированные станки применяют для изготовления деталей одного наименования, но разных размеров; их эксплуатируют в серийном и крупносерийном производствах. Для этих станков характерна быстрая переналадка приспособлений и сменных устройств. К специализированным станкам относятся резьбо- и зубообрабатывающие станки, токарно-затыловочные, станки для обработки заготовок коленчатых валов, муфт и другие.
     Специальные станки используют для изготовления деталей одного наименования и одного размера в крупносерийном и массовом производствах.
     В индекс модели специализированных и специальных станков вводят буквы тех станкостроительных заводов, на которых они были изготовлены. Например, на Московском станкостроительном заводе «Красный пролетарий» изготовлялся специализированный станок МК 65-11 для обработки дисков памяти ЭВМ.
     Металлообрабатывающие станки классифицируют также по степени автоматизации. Различают станки с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы. В станках с ручным управлением пуск и останов станка, переключение скоростей и подач, подвод и отвод режущих инструментов, загрузку станка и его разгрузку, а также другие вспомогательные переходы выполняет рабочий. Станок, работающий по автоматическому циклу, для повторения которого требуется

10