Лекции по "Станки и станочное оборудование"

 

Охлаждение  и смазка при обработке резанием

Смазочно-охлаждающие  вещества оказывают благоприятное  влияние на резание и качество обработанной поверхности:

·        попадая в зону резания, смазывают трущиеся поверхности и уменьшают трение;

·        проникая в микротрещины деформируемого слоя материала, снижают работу деформации;

·        охлаждают режущий инструмент, деформируемый слой и обработанную поверхность заготовки;

·        препятствуют образованию наростов, что влечет за собой уменьшение шероховатости обработанной поверхности. 

 

Из смазочно-охлаждающих веществ используют, главным образом, жидкости – СОЖ, в которые иногда добавляют твердые вещества (порошки мыла и парафина, воск, соду и пр.).

СОЖ делятся  на две группы.

К первой группе относятся жидкости, которые выполняют главным образом охлаждающее действие. Лучшую охлаждающую способность имеют жидкости на водной основе – эмульсии, водные растворы соды, солей. Эмульсии получают растворением в воде эмульсолов – растворов мыла и органических кислот в минеральных маслах. Охлаждающие СОЖ используют при черновой обработке вязких металлов.

Ко второй группе относятся жидкости, выполняющие главным образом смазывающее действие, т.е. обладающие большой смазывающей способностью. Широко используют минеральные масла и их смеси,сульфофрезол – минеральные масла, содержащие добавки серы и др. Эти СОЖ применяются при работе на станках-автоматах, при чистовой обработке, при нарезании резьб и зубьев зубчатых колес.

При обработке  заготовок из хрупких материалов, когда образуется стружка надлома, в качестве охлаждающей среды применяют сжатый воздух, углекислоту. В отдельных случаях обработку ведут без охлаждения.

Эффективность охлаждения зависит не только от состава  СОЖ, но и от способа ее подвода  к охлаждаемым поверхностям. Используется подвод жидкости через узкое сопло на переднюю поверхность инструмента; высоконапорное охлаждение, когда жидкость подается с большой скоростью со стороны задних поверхностей инструмента. В случаях, когда подвод СОЖ затруднен, используют подвод непосредственно в зону резания через полый режущий инструмент (например, при сверлении глубоких отверстий). 

Вибрации  при резании

Вследствие  нежесткости элементов технологической  системы СПИД (станок–приспособление–инструмент–деталь) всегда возникают колебания инструмента  относительно заготовки, которые называют вибрациями при резании.

Вибрации отрицательно влияют на процесс резания:       

• снижают качество обработанной поверхности       
• усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали и сборочные единицы станка усиливаются в десятки раз – особенно в условиях резонанса, когда частота собственных колебаний системы СПИД совпадает с частотой колебаний при обработке резанием    
• резко снижается стойкость инструмента, особенно с пластинками из твердых сплавов      
• возникает шум, утомляюще действующий на окружающих людей, и производительность труда снижается.

Основные меры борьбы с вибрациями:       

• повышение жесткости технологической системы       
• уменьшение массы колебательных систем       
• применение виброгасителей (динамических, гидравлических, упругих)       
• подбор оптимальных режимов резания и геометрии режущего инструмента.

Однако при  обработке труднообрабатываемых материалов вибрации играют положительную роль. Для обработки таких материалов применяют вибрационное резание. Сущность вибрационного резания состоит в том, что в процессе обработки создаются искусственные колебания инструмента с регулируемой частотой и заданной амплитудой в определенном направлении. Источники колебаний – механические вибраторы или высокочастотные генераторы. Частоту колебаний задают от 200 до 20000 Гц, амплитуду колебаний – от 0,02 до 0,002 мм. Колебания задают по направлению подачи или по направлению скорости резания.

Вибрационное  резание по сравнению с обычным  имеет следующие преимущества:       

• обеспечивает устойчивое дробление стружки на отдельные элементы       
• снижает сопротивление металла деформированию       
• снижает эффективную мощность резания       
• при вибрационном резании не образуется нарост на режущем инструменте.

Однако в  некоторых случаях стойкость  инструмента несколько снижается.

Вибрационное  резание применяют при точении, сверлении, нарезании резьбы плашками и метчиками, шлифовании, фрезеровании и др.

 

 

20.

Фрезерные станки – типы, технологические  возможности

Фрезерный станок — станок для обработки металлических  заготовок фрезой при поступательном перемещении заготовки. На таких станках можно обрабатывать плоские и фасонные поверхности с прямыми и винтовыми образующими. Резание осуществляют фрезой — многолезвийным инструментом, у которой зубья расположены на поверхности тела вращения или на торце. 
Фрезерование позволяет получать поверхности правильной геометрической формы. Фрезерный станок используется для фрезерования поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов, поверхностей корпусных деталей. Ввиду многообразия работ, выполняемых фрезерованием, разнообразны и типы фрез. Наиболее распространенными являются цилиндрические фрезы, применяемые для обработки поверхностей; дисковые для изготовления пазов, уступов; концевые фрезы, используемые для обработки пазов, уступов, фасонных поверхностей; торцовые фрезы для обработки поверхностей, уступов, пазов; фасонные фрезы для изготовления фасонных поверхностей.

Чтобы получить фрезерованием требуемую  поверхность, необходимо сообщить инструменту и заготовке движения, согласованные друг с другом. Эти движения в станках разделяют на основные и вспомогательные. К основным относят главное движение, называемое движением резания, и движение подачи. Во фрезерных станках главное движение (вращательное) совершает фреза, а движение подачи может выполнять заготовка или фреза. Вспомогательные движения необходимы для подготовки процесса резания, и к ним относят движения, связанные с настройкой и наладкой станка, его управлением, закреплением и освобождением детали и инструмента, подводом инструмента к обрабатываемым поверхностям и его отводом; движения приборов для автоматического контроля размеров и т. д. Вспомогательные движения можно выполнять автоматически и вручную.

Фрезерные станки имеют весьма широкую область применения и  разделяются на две основные группы: станки общего назначения и специализированные. К первой группе относятся станки консольные и бесконсольные, продольно-фрезерные, станки непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные). Ко второй группе относятся станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др. Консольные горизонтально-фрезерные и универсально-фрезерные станки предназначены для обработки горизонтальных и вертикальных плоских поверхностей, пазов, углов, зубчатых колес. Универсальные станки, имеющие поворотный стол, можно применять для фрезерования винтовых поверхностей. В отличие от горизонтально-фрезерных станков универсальные фрезерные станки имеют конструкцию, обеспечивающую поворот стола относительно вертикальной оси. Типоразмеры станков характеризуются площадью рабочей (крепежной) поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке). По указанному признаку станки имеют пять градаций:

 

 

 
   Фрезерные станки классифицируют по компоновке и расположению шпинделей и по назначению. Различают горизонтально-фрезерные станки (горизонтальная ось шпинделя), вертикально-фрезерные станки (вертикальная ось шпинделя), продольно-фрезерные станки( имеется несколько типов шпинделей). У крупных продольно-фрезерных станков имеется по два вертикальных и горизонтальных шпинделя, но бывают станки и с одним вертикальным суппортом и двумя горизонтальными. Карусельно-фрезерные станки имеют вертикальное расположение шпинделя и вертикальный поворотный угол. Шпоночно-фрезерные станки имеют вертикально расположенный шпиндель (692А, 6Р92) и предназначены для фрезерования пазов в деталях типа «Вал». Копировально-фрезерные станки с вертикальным расположением шпинделя позволяют обработать по копиру фасонные поверхности.

Классификация фрезерных  станков дана в табл. 1.1, где приведено  девять типов станков шестой группы (кроме того, фрезерные станки входят и в пятую группу зубо- и резьбообрабатывающих станков, которые в настоящей книге не рассматриваются). Фрезерные станки относятся к 6 группе. 

Каждый станок имеет свой шифр, первая цифра в котором обозначает группу станка, вторая — его тип (1 — консольные вертикально-фрезерные (рис. 5.1, а), 2 — непрерывного действия (рис. 5.1, б), 4 — копировальные (рис. 5.1, в) и гравировальные, 5 — вертикальные бесконсольные (рис. 5.1, г) (с крестовым столом), б — продольно-фрезерные (рис. 5.1, д), 7 — широкоуниверсальные (рис. 5.1, е), 8 — консольные, горизонтальные (рис. 5.1, ж), 9 — разные). Третья и при необходимости четвертая цифры обозначают характерные размеры станка. Кроме цифр в обозначение модели станка может входить буква. Если буква стоит между первой и второй цифрами, то это означает, что конструкция станка модифицирована. Например, универсальный консольный станок в течение многих лет подвергался усовершенствованию и имел обозначения 682, 6Б82, 6Н82, 6М82, 6Р82 и 6Т82.

 

Если буква  стоит в конце шифра станка, то это может означать следующее: 1) конструктивную модификацию основной модели (например 6Р82Г — станок горизонтально-фрезерный, 6Р12Б — быстроходная модель, 6Р82Ш  — широкоуниверсальный); 2) различное  исполнение станков в зависимости от точности (Н — нормальной точности, П — повышенной, В — высокой, А — особо высокой и С — станки особо точные, называемые мастер-станками); 3) различное исполнение с учетом используемой системы управления станком.

Горизонтально-фрезеные станки могут быть преобразованы в широко универсальные, которые предназначены для работы в условиях единичного производства. Основными узлами такого станка является станина (стойка), стол, перемещающийся по салазкам, установленным на консолях, основной шпиндель горизонтальный, выдвижной хобот на котором закреплена поворотная головка со шпинделем, имеет независимый привод. К поворотной головке может быть пристыкована накладная, которая может поворачиваться относительно первой. Режущий инструмент – фрезы, могут непосредственно заркепляться на шпиндель или устанавливаться через оправки. Для поддержки оправки, вставленной в основной шпиндель используются серьги. Заготовку устанавливают на столе или закрепляют в приспособлении, которое крепится к столу станка. Стол станка имеет Т-образную форму – образуются пазы, в которые заводится головка крепежного болта приспособления. Крепежный паз обычно служит для точной установки приспособления по шпонкам направляющих.

Вертикально-фрезерные  станки могут быть консольными и бесконсольными. Если станок бесконсольный по шпиндельная бабка перемещается по направляющим станины (вверх-вниз) Коробка скоростей расположена в станине.

В качестве приспособлений на фрезерных станках используют тиски, отдельные прихваты или специальные приспособления. Вертикально-фрезерные станки применяют для обработки плоскостей, пазов с применением торцовых или концевых фрез.

Заготовка закрепленная на столе или в приспособлении может перемещаться вертикально  вместе со столом и консолью по направляющим станины. При этом осуществляется вертикальная подача стола.

Вертикально-фрезерные  станки с ЧПУ (6Р11Ф3) позволяют обрабатывать детали со сложным контуром по управляющей  программе.

Продольно-фрезерные  станки применяются при обработке  деталей типа корпус и позволяют обрабатывать деталь одновременно с трех сторон.

При обработке  мелких деталей на станках обычно применяются многоместные приспособления. 

Наибольшее  распространение получили фрезерно-расточные  станки, позволяющие производить  обработку деталей с пяти сторон без переустановки

Основные узлы: станина, стол, фрезерные бабки, стойки, поперечина

Из всех фрезерных  станков наибольшее распространение  получили станки для обработки плоских  и криволинейных поверхностей: консольно-фрезерные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фрезерные и копировально-фрезерные. Из станков для других видов фрезерной обработки получили распространение зубофрезерные, резьбофрезерные, шлицефрезерные и шпоночно-фрезерные. В массовом производстве применяют главным образом многошпиндельные продольно-фрезерные станки и станки непрерывного действия — карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные.

Широкоуниверсальные инструментальные фрезерные станки применяются для точной и особо  сложной обработки. Данные станки имеют  горизонтальный и вертикальный шпиндели. Также в их оснащении присутствует большое количество приспособлений, позволяющих кроме фрезерования выполнять сверление, долбление, растачивание и другие работы. Другие разновидности фрезерных станков также широко используются в промышленности. Продольно-фрезерные используются для обработки крупных и тяжелых заготовок, имеющих большую длину обрабатываемой поверхности. Копировально-фрезерные станки применяются для обработки заготовок, имеющих сложный профиль наружных и внутренних поверхностей. 

 

21

Вспомогательный инструмент и приспособления, применяемые  на фрезерных станках