1.Вступление.

CТАНКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ - машины для изготовления частей других машин в основном путем снятия с заготовки стружки режущим инструментом. Многое из того, что производится в результате человеческой деятельности в настоящее время, делается на металлорежущих станках или с помощью машин, изготовленных с применением таких станков. Их спектр очень широк – от строгальных станков с ручным управлением до компьютеризованных и роботизованных систем. Более 500 разных типов существующих металлорежущих станков могут быть подразделены не менее чем на десять групп по характеру выполняемых работ и применяемому режущему инструменту: разрезные, токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные, строгальные, зубообрабатывающие, протяжные, многопозиционные автоматические и др.  

Режущий инструмент того или иного вида (резец, фреза  и т.п.) снимает с обрабатываемого (металлического, пластмассового, керамического) изделия стружку примерно так  же, как это происходит при чистке картофеля ножом. Материал режущего инструмента должен быть значительно  более твердым и прочным, чем  материал обрабатываемой детали. Станок оборудуется механизмом, обычно состоящим  из салазок, шпинделей, ходовых винтов и столов с поперечным и продольным перемещением, который позволяет  перемещать инструмент относительно обрабатываемой детали. На станках с ручным управлением  такое относительное перемещение  задает оператор, пользуясь маховичками подачи для перемещения суппорта с резцедержателем. На станках с числовым программным управлением (ЧПУ) перемещения задаются программой последовательных команд, записанной в памяти компьютера. Программа включает и выключает приводные механизмы, например электродвигатели и гидроцилиндры, которые осуществляют подачу суппорта с автоматическим регулированием взаимного положения обрабатываемой детали и режущей кромки.  

Станки почти  всех типов выпускаются как с  ручным управлением, так и в варианте с ЧПУ. В механических мастерских бытового обслуживания, в любительских домашних, на машиностроительных заводах  чаще всего встречаются разрезные, сверлильные, токарные, фрезерные и  шлифовальные станки.

2.Классификация металлорежущих станков^*1

Станки классифицируются по множеству признаков.

По классу точности металлорежущие станки классифицируются на пять классов:

• (Н) Нормальной точности
• (П) Повышенной точности
• (В) Высокой точности
• (А) Особо высокой точности
• (С) Особо точные станки (мастер-станки)

Классификация металлорежущих станков по массе:

• лёгкие (< 1 т)
• средние (1-10 т)
• тяжёлые (>10 т)
• уникальные (>100 т)

Классификация металлорежущих станков по степени  автоматизации:

• ручные
• полуавтоматы
• автоматы
• станки с ЧПУ
• гибкие производственные системы

Классификация металлорежущих станков по степени  специализации:

• универсальные. Для изготовления широкой номенклатуры деталей малыми партиями. Используются в единичном и серийном производстве. Также используют при ремонтных работах.
• специализированные. Для изготовления больших партий деталей одного типа. Используются в среднем и крупносерийном производстве
• специальные. Для изготовления одной детали или детали одного типоразмера. Используются в крупносерийном и массовом производстве

3 Описание металлорежущих станков

Рассмотрим сверлильные, токарно-винторезные, фрезерные, разрезные и шлифовальные станки.

 
3.1. Сверлильные станки 

     Сверлильные станки предназначены для сверления  глухих и сквозных отверстий в  сплошном материале, рассверливания, зенкерования, развертывания, нарезания внутренних резьб, вырезания дисков из листового  материала.

     На  сверлильно-фрезерных станках можно  выполнять фрезерование, наклонное  торцевое фрезерование, шлифовку поверхности, горизонтальное фрезерование и другие операции. Для выполнения подобных операций используют сверла, зенкеры, развертки, метчики и другие инструменты.

     Формообразующими  движениями при обработке отверстий  на сверлильных станках являются главное вращательное движение инструмента  и поступательное движение подачи инструмента  по его оси. Основной параметр станка — наибольший условный диаметр сверления  отверстия (по стали). Кроме того, станок характеризуется вылетом и наибольшим ходом шпинделя, скоростными и  другими показателями.

     Сверлильные станки - многочисленная группа металлорежущих станков, предназначенных для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, для чистовой обработки (зенкерования, развёртывания) отверстий, образованных в заготовке каким-либо другим способом, для нарезания внутренних резьб, для зенкования торцовых поверхностей.

     Применяя  специальные приспособления и инструменты, можно растачивать отверстия, вырезать отверстия большого диаметра в листовом материале («трепанирование»), притирать  точные отверстия и т. д.

     Спектр  применения сверлильных станков  велик. Они используют в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах машиностроительных заводов  и в предприятиях малого бизнеса.

     На  сверлильных станках обработка  отверстий производится свёрлами, зенкерами, развёртками, зенковками и другими  инструментами, нарезание резьбы —  метчиками.

     В зависимости от области применения различают универсальные и специальные  сверлильные станки. Находят широкое  применение и специализированные сверлильные  станки для крупносерийного и  массового производства, которые  создаются на базе универсальных  станков путем оснащения их многошпиндельными  сверлильными и резьбонарезными  головками и автоматизации цикла  работы. 
 
 
 
 

     Сверлильные станки с ручным управлением

      Вертикально-сверлильный станок. На станине станка размещены основные узлы. Станина имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается стол и сверлильная головка, несущая  шпиндель и электродвигатель. Заготовку  или приспособление устанавливают  на столе станка, причем соосность  отверстия заготовки и шпинделя достигается перемещением заготовки. 

     (Рис.1, вертикально – сверлильный станок)

     Управление  коробками скоростей и подач  осуществляется рукоятками, ручная подача — штурвалом. Глубину обработки  контролируют по лимбу. Противовес размещают  в нише,а электрооборудование  вынесено в отдельный шкаф. Фундаментная плита служит опорой станка. В средних  и тяжелых станках ее верхняя  плоскость используется для установки  заготовок.

     Внутренние  полости фундаментной плиты в  отдельных конструкциях станков  служат резервуаром для СОЖ. Стол можно перемещать по вертикальным направляющим вручную с помощью ходового винта. В некоторых моделях стол бывает неподвижным (съемным) или поворотным (откидным).

     Охлаждающая жидкость подается электронасосом по шлангам. Узлы сверлильной головки  смазывают с помощью насоса, остальные  узлы — вручную.

     Сверлильная головка представляет собой чугунную отливку, в которой смонтированы коробка скоростей, механизмы подачи и шпиндель. Коробка скоростей  содержит двух- и трехвенцовый блоки  зубчатых колес, переключениями которых  с помощью одной из рукояток шпиндель получает различные угловые скорости. Частота вращения шпинделя, как правило, изменяется ступенчато, что обеспечивается коробкой скоростей и двухскоростным электродвигателем.

     Радиально-сверлильный  станок. В отличие от вертикально-сверлильного в радиально-сверлильном станке оси отверстия заготовки и шпинделя совмещают путем перемещения шпинделя относительно неподвижной заготовки в радиальном и круговом направлениях (в полярных координатах). По конструкции радиально-сверлильные станки подразделяют на:

• станки общего назначения,
• переносные для обработки отверстий в заготовках больших размеров (станки переносят подъемным краном к заготовке и обрабатывают вертикальные, горизонтальные и наклонные отверстия),
• самоходные, смонтированные на тележках и закрепляемые при обработке с помощью башмаков.

     На  радиально-сверлильных станках общего назначения заготовку закрепляют на фундаментной плите или приставном столе; очень крупные заготовки  устанавливают на полу. В цоколе плиты смонтирована тумба, в которой  может вращаться поворотная колонна. Зажим колонны — гидравлический.

     Рукав перемещается по колонне от механизма  подъема и ходового винта. Шпиндельная  бабка смонтирована на рукаве и может  перемещаться по нему вручную. В шпиндельной  бабке размещены коробки скоростей, подач и органы управления. Шпиндель с инструментом устанавливают относительно заготовки поворотом рукава и  перемещением по нему шпиндельной бабки.

     Сверлильные станки с ЧПУ

     Вертикально-сверлильный  станок с ЧПУ. Станок предназначен для  сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы и легкого прямолинейного фрезерования деталей из стали, чугуна и цветных металлов в условиях мелкосерийного и серийного производства. Револьверная головка с автоматической сменой инструмента и крестовый  стол позволяют производить координатную обработку деталей типа крышек фланцев, панелей без предварительной разметки и применения кондукторов. Класс точности станка обычно П.

     Станок  оснащен замкнутой системой ЧПУ, в качестве датчиков обратной связи  используются сельсины. Управление процессом  позиционирования и обработки в  прямоугольной системе координат  осуществляет УЧПУ. Имеется цифровая индикация, предусмотрен ввод коррекции  на длину инструмента. Точность позиционирования стола и салазок 0,05 мм, дискретность задания перемещений и цифровой индикации 0,01 мм. Число управляемых  координат — 3/2 (всего/одновременно).

     УЧПУ, смонтированное в шкафу, содержит считывающее  устройство, кодовый преобразователь, блок технологических команд, блоки  управления приводами салазок и  стола. Для удобства визуального  наблюдения за работой механизмов предусмотрен блок ручного управления и сигнализации. УЧПУ оснащают различными дополнительными  блоками: устройствами коррекции радиуса, длины и положения инструмента, значений подачи, скорости резания; индикации  перемещений, датчиками обратной связи  при нарезании резьбы; блоками  контроля останова на рабочих и вспомогательных  ходах и т.п.

     Получив информацию через считывающее устройство, УЧПУ выдает команды на автоматический привод перемещения рабочих органов  станка, например на шаговый двигатель  привода салазок. Силовое электрооборудование  размещено в шкафу, откуда команды  передаются на станочное электрооборудование. Рабочий орган станка — револьверная головка с набором инструментов — обеспечивает обработку различными инструментами (до шести) в заданной программой последовательности.

     Радиально-сверлильный  станок с ЧПУ. На станке выполняют  обработку отверстий в крупногабаритных заготовках, а также легкое фрезерование поверхностей и пазов, в том числе  криволинейных. Класс точности станка Н. Число управляемых координат (всего/одновременно) 3/2. Точность установки координат 0,001 мм. Программируется: перемещение по осям X, Y, Z; параметры режима резания и номер инструмента; смена инструмента осуществляется оператором.

     Деталь  располагают на столе-плите, закрепленной на фундаменте. На салазках, перемещающихся по станине (ось X), установлена колонна, по вертикальным направляющим которой  выполняет установочное перемещение  рукав. По направляющим рукава движется шпиндельная головка (подача по оси Y) с размещенными в ней коробкой скоростей и приводом подач. Направляющие шпиндельной головки и салазок  комбинированные (скольжения - качения). Передняя поверхность направляющих шпиндельной бабки — лента  из фторопласта, работающая в паре с  передней чугунной термообработанной  направляющей рукава. Шпиндель имеет  осевую подачу по оси Z.