Классификация токарных станков по основным и вспомогательным признакам
Токарная обработка (точение) предназначена для механического формирования геометрии деталей машиностроения лезвийным инструментом посредством снятия стружки. Кинематика резания определяется в основном относительным вращательным движением заготовки с пространственно фиксированной осью вращения и произвольным движением подачи. Объектами обработки являются чаще всего соосные поверхности вращения и плоские поверхности деталей типа валов, дисков и втулок, включая нарезание наружных и внутренних резьбовых поверхностей, а также поверхности некоторых других форм, например некруглых, путем введения дополнительного относительного движения инструмента [36]. Формы поверхностей, получаемых способами токарной обработки, приведены в табл. 1.12.1.
Классификация станков токарной группы только по технологическим признакам недостаточна вследствие новых возможностей, предоставляемых устройствами ЧПУ в технологическом и конструктивном отношении, поэтому целесообразно использование признаков, отражающих конструктивно-видовые особенности токарных станков, а именно: основной конструктивный признак; вспомогательный видовой признак; компоновка; количество позиций закрепления заготовок; число устанавливаемых инструментов; вид управления; класс точности [20].
Классификация станков по основным и вспомогательным признакам приведена в табл. 1.12.2.
Компоновка станков обусловлена положением главной оси вращения заготовки и относительным положением инструмента в пространственной системе координат, используемой в ISO recommendation R-841. По этому признаку выделяются горизонтальные и вертикальные компоновки.
Уровень концентрации операций, выполняемых на одном станке, характеризуется числом рабочих позиций и способом закрепления заготовок (одно- и многошпиндельная патронная; одно- и многошпиндельная цанговая (прутковая); одно- и многошпиндельная центровая; комбинированная), а также условиями, определяющими эффективность используемого инструмента: числом и сложностью форм обрабатываемых поверхностей с различным направлением подачи; числом разнотипных инструментов; возможностями пространственной ориентации инструментов относительно заготовки; сопоставимостью времен обработки поверхностей.
По числу позиций закрепления заготовок различают одно- или многошпиндельные конструкции, а по числу устанавливаемых инструментов - станки одно- или многоместные, многоинструментальные и с магазином инструментов.
В этой связи особое внимание уделяется концентрации операций токарной обработки, созданию многоцелевых токарных станков, объединяющих выполнение внецентрового сверления, некоторых фрезерных и других подобных операций. При этом принимаются меры для сокращения внецикловых потерь, связанных с переналадкой, контролем, загрузкой-выгрузкой, сменой инструмента и другими, что возможно при наличии развитой системы управления станком на базе ЧПУ [4].
1.12.1. Типовые поверхности, получаемые при токарной обработке
- Внешняя круглая цилиндрическая форма поверхности
- Внешнее продольное круглое точение: ось вращения заготовки и линия подачи параллельны;
- Внешнее поперечное круглое точение: ось вращения заготовки и линия подачи взаимно перпендикулярны;
- Внешнее бесцентровое точение: продольное круглое точение несколькими вращающимися инструментами с малым вспомогательным углом в плане при большой подаче
- Внутренняя круглая цилиндрическая форма поверхности
- Внутреннее продольное круглое растачивание: ось вращения заготовки и линия подачи параллельны;
- Внутреннее продольное сверление (зенкерование, развертывание): ось вращения заготовки и ось инструмента совпадают;
- Внутреннее поперечное круглое растачивание канавки: ось вращения заготовки и подачи взаимно перпендикулярны на некотором участке
- Внешняя (внутренняя) торовая поверхность
- Внешнее (внутреннее) круглое двустороннее точение с произвольной подачей комбинацией способов 1.1, 1.2 и 2.1, 2.3
- Внешняя коническая форма поверхности
- Внешнее продольное точение со смещением одного из центров станка;
- Внешнее продольное точение с поворотом направляющих движения инструмента;
- Внешнее продольное точение с направляющей линейкой;
- Внешнее поперечное точение инструментом с широкой наклонной режущей кромкой
- Внутренняя коническая форма поверхности
- Внутреннее продольное растачивание аналогично способам 4.2, 4.3, поперечное - способу 4.4
- Внешняя винтовая форма поверхности
- Внешнее продольное винтовое точение однозубым инструментом с подачей, равной шагу, и профилем режущей кромки, соответствующим профилю резьбы;
- То же, многозубым инструментом (резьбовой гребенкой);
- То же, многозубым охватывающим инструмен том (плашкой);
- Внешнее продольное нарезание многозубым вращающимся инструментом;
- Внешнее продольное охватывающее фрезерование многозубым инструментом;
- Внешнее продольное винтовое точение с произвольным шагом, равным подаче, по способу 4.1;
- Внешнее поперечное винтовое точение торцовых спиралей с произвольным шагом, равным подаче, и профилю резьбы по способу 16;
- Внешнее продольное наружное фрезерование многозубым инструментом
- Внутренняя винтовая форма поверхности
- Внутреннее продольное нарезание однозубым инструментом, профиль режущей кромки которого соответствует профилю впадины резьбы;
- Внутреннее продольное нарезание многозубым инструментом (метчиком) соосно оси вращения заготовки с подачей, равной шагу резьбы метчика
- Внешняя плоская форма поверхности
- Внешнее поперечное подрезное точение направление подачи перпендикулярно оси вращения заготовки;
- Внешнее продольное подрезное точение; главная режущая кромка инструмента перпендикулярна оси вращения заготовки;
- Внешнее прорезное точение
- Внутренняя плоская форма поверхности
- Внутреннее поперечное подрезное точение аналогично способам 8.1 и 8.3, продольное по 8.2
- Внешняя фасонная форма поверхности
- Внешнее поперечное отрезное точение профильным инструментом;
- Внешнее продольное точение вращающимся профильным инструментом;
- Внешнее копировальное точение с управляемым движением подачи, например ЧПУ
- Внешняя некруглая форма поверхности
- Внешнее прорезное некруглое точение с управляемым движением подачи;
- Внешнее продольное некруглое точение при тех же условиях
1.12.2. Классификация станков по основным и вспомогательным признакам
- Токарные и токарно-винторезные станки
- Универсальные токарно-винторезные
- Патронные и патронно-центровые
- Патронно-прутковые и патронно-центровые прутковые
- Настольные
- Токарные полуавтоматы и автоматы
- Поперечного и продольного точения
- Одношпиндельные программируемые
- Одношпиндельные вертикальные
- Многошпиндельные горизонтальные с вращающимися заготовками
- Многошпиндельные горизонтальные с вращающимися инструментами
- Многошпиндельные вертикальные
- Фронтальные
- Токарные револьверные станки
- Горизонтальная револьверная головка
- Вертикальная револьверная головка
- Токарные копировальные станки
- Многорезцовые
- Гидрокопировальные
- Карусельные и лобовые станки
- Одностоечные
- Двухстоечные
- Лобовые
- Токарные затыловочные станки
- Простые
- Универсальные
- Резьбообрабатывающие станки
- Гайконарезные
- Резьбонарезные
- Резьботокарные
- Токарные специализированные и специальные
- Для обработки турбинных колес, гильз, цилиндров, труб, коленчатых валов и др.
Классификация токарных станков по степени автоматизации
Степень автоматизации – это отношение времени автоматических переходов ко всему времени обработки изделия на станке.
Возможности и классификация современных токарных станков по степени автоматизации приведены в табл. 1.12.3.
1.12.3. Классификация токарных станков по степени автоматизации
- Ручное управление
- Установка заготовки и инструмента, позиционирование рабочих органов и формирование базовых циклов вручную. Автоматизированное позиционирование рабочих органов и формирование базовых циклов
- Полуавтоматическое управление
- Постоянство базовых циклов, сформированных вручную. Частичное изменение этапов базовых циклов вручную. Произвольное изменение базовых циклов с заменой инструмента вручную
- Автоматическое управление
- Произвольное автоматическое изменение базовых циклов с заменой инструмента. Произвольное автоматическое изменение порядка выполнения базовых циклов с соответствующей сменой порядка работы инструмента. То же, включая манипуляции с заготовкой и обработанной деталью. Полная автоматическая организация цикла изготовления детали
Классификация токарных станков по точности
Точностью называется степень приближения действительных значений параметров изделия к идеальным параметрам.
Точность оценивается действительной погрешностью или пределами, ограничивающими значения погрешности (нормированная точность).
Погрешности станка непосредственно влияют на точность обработки.
Точность станков регламентируется государственными (отраслевыми) стандартами, в целом содержащими пять классов точности.
Распределение основных видов станков токарной группы по классам точности приведено в табл. 1.12.4. Специальные и специализированные станки таблицей не охватываются.
Технические и технологические показатели токарных станков определяются совокупностью компонентов и их составляющих, основные из которых отражены в табл. 1.12.5.
1.12.4. Классы точности и основные виды станков токарной группы
Основные виды станков |
Н |
П |
В |
А |
C |
Токарные и токарно-винторезные |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Токарные полуавтоматы и автоматы |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
Токарные револьверные |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
Токарные копировальные |
+ |
+ |
- |
- |
- |
Карусельные и лобовые |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
Затыловочные и резьбообрабатывающие |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
Многоцелевые, специализированные и специальные |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
Соотношения (коэффициенты) между оптовыми ценами на станки различных классов точности по ГОСТ 8-82
Базовый |
Н |
П |
В |
А |
Класс точности "Н" нормальный |
1,0 |
1,13 |
1,4 |
2,0 |
Класс точности "П" повышенный |
- |
1,0 |
1,25 |
1,75 |
Класс точности "В" высокий |
- |
- |
1,0 |
1,4 |
Класс точности "А" особо высокий |
- |
- |
- |
1,0 |
Виды погрешностей оборудования
Геометрические погрешности.
Характеризуют погрешности взаимного расположения узлов станка и зависят от качества изготовления и сборки станка. Точность изделия по геометрическим параметрам – это совокупное понятие, подразделяющееся по следующим признакам:
- точность размеров элементов
- точность по шероховатости
- точность формы поверхностей элементов
- точность взаимного расположения элементов
Кинематическая точность
Влияет на скорость движения рабочих органов оборудования, на формообразование при зубообработке; они являются следствием погрешностей винтовых пар, зубчатых колес, переменная жесткость узлов и т.д.
- Упругие погрешности
- Температурные погрешности
- Динамические погрешности, связаны с колебаниями.
- Износовые погрешности в процессе работы (трения)
- Погрешности инструмента.
Технические и технологические показатели станков токарной группы
1.12.5. Технические и технологические показатели станков токарной группы
- Основные условия функционирования
- Размеры рабочего пространства для размещения заготовок, инструмента и приспособлений.
- Расположение обрабатываемых поверхностей, их количество и размеры.
- Наибольшая масса устанавливаемых заготовок и способы закрепления.
- Пределы частот вращения и подач рабочих органов
- Основная форма обрабатываемых заготовок (определяет пространственное размещение рабочих органов станка).
- Количество, форма и параметры устанавливаемых инструментов для штатных методов обработки.
- Количество управляемых включая одновременно) перемещений рабочих органов.
- Дискретность перемещения по осям координат
- Производительность штучная
- Мощность главного привода и подач.
- Количество переходов и проходов.
- Скорости холостых и установочных перемещений.
- То же рабочих перемещений.
- Наличие автоматизации основных и вспомогательных циклов.
- Оснащенность дополнительными приспособлениями и устройствами.
- Количество одновременно обрабатываемых заготовок и установленных инструментов
- Точность обработки станка
- Выходная точность станка.
- Точность установки изделия и стабильность позиционирования рабочих органов.
- Исходная точность заготовки и объемная стабильность качества.
- Размерная износостойкость инструмента.
- Статические, динамические и тепловые деформации несущей системы, групп узлов заготовки и инструментов.
- Возможность корректирования перемещений формообразующих элементов.
- Характер износа элементов и узлов станка
- Эксплуатационные свойства станка
- Масса станка.
- Площадь, занимаемая станком.
- Надежность работы систем и узлов.
- Удельная энергоемкость.
- Материалоемкость.
- Техническая и эксплуатационная безопасность и экономичность.
- Удобство управления и обслуживания.
- Ремонтопригодность
Технико-экономические показатели станочного оборудования
Производительность определяется способностью оборудования обеспечивать обработку определенного количества деталей в единицу времени. Используется несколько количественных показателей производительности.
- Штучная производительность характеризуется количеством деталей, обработанных на станке в единицу времени.
- Производительность резания характеризуется количеством (объемом) материала, срезаемого с заготовки в единицу времени см3/мин.
Вид обработки |
Производительность резания см³/мин |
Удельная мощность кВт мин/см³ |
Точение |
1500 |
0.06 |
Фрезерование |
1000 |
- |
Шлифование |
800 |
0.6 |
Электроискровая |
15 |
1 |
Электрохимическая |
15 |
10 |
Ультразвуковая |
1 |
25 |
Лазерная |
0.01 |
4000 |
- Производительность формообразования характеризуется площадью поверхности обработанной на станке в единицу времени.
- Сравнение между собой оборудования по производительности проводится по методике изложенной в руководящем документе РД 2Н06-45-87 «Расчет производительности металлорежущих станков».
Степень унификации
Металлоемкость оборудования – оценивается по удельной массе металла с учетом повышения производительности и, точность, относительно сравниваемой модели. Согласно РД2-Н06-34-87
Удельный расход электроэнергии
Экономическая эффективность станочного оборудования
Экономическая эффективность является главным объективным критерием для создания нового станка или оборудования, а также для принятия всех решений при его конструировании.
Надежность станочного оборудования по ГОСТ 27.002-83 «Надежность техники. Термины и определения»
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность – это комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации состоит из сочетания свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.
Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние, в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.
Показатели надежности
- Вероятность безотказной работы Р(t) – это вероятность того, что в период заданной наработки отказ объекта не возникнет.
- Наработка на отказ.
- Показатель ремонтопригодности – это среднее время восстановления.
- Среднее время на обнаружение и устранение причин отказа
- Удельная длительность восстановления
- Показатель безотказности
- Удельная длительность восстановления
- Комплексные показатели надежности.
- Коэффициент готовности
- Коэффициент технического использования
Читайте также: Заводы производители токарных станков в России
Список литературы
- Аверьянов О. И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1987. 232 с.
- Автоматические линии в машиностроении: Справочник. В 3-х т. / Ред. Совет А. Н. Дащенко и др. М.: Машиностроение,1984. 408 с.
- Автоматизация контроля состояния режущего инструмента и точности обрабатываемых деталей на токарных станках с ЧПУ. Информационный материал. М.: ВНИИ-ТЭМР, 1985. 7 с.
- Автоматическое управление точностью обработки на токарных станках с ЧПУ. Обзорная информация. Сер. 6.3. Технология металлообрабатывающего производства. М.: ВНИИ-ТЭМР, 1985. 48 с.
- Брук И. В., Константинов К. Н., Чеховский А. Р. Автоматизированные комплексы высокопроизводительного технологического оборудования для обработки деталей типа тел вращения. Обзор. М.: НИИмаш, 1982. 26 с.(Сер. С-1 "Станкостроение").
- Вереина Л. И., Усов Б. А. Конструкция и наладка токарно-затыловочных станков. М.: Высшая школа, 1985. 191 с.
- Вереина Л. И., Усов Б. А. Тенденция развития затыловочных станков. М.: 1987.52 с. (Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Сер. 1. Металлорежущее оборудование и средства технологического оснащения. Обзор.ВНИИТЭМР, вып. 4).
- Власов С. Н., Годович Г. М., Черпаков Б. И. Устройство, наладка и обслуживание металлорежущих станков и автоматических линий. М.: Машиностроение, 1995. 464 с.
- Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы. В 14 кн. / Под ред. Б. Н. Черпакова. Кн. 1 / Б. И. Черпаков, И. В. Брук. Гибкие механообрабатывающие производственные системы. М.: Высшая школа, 1989. 127 с; Кн.2 / В. Ф. Горнев, А. М. Савинов, В. Н. Валиков. Комплексные технологические процессы ГПС. М.: Высшая школа, 1989. 112 с; Кн. 3 /Л. М. Кордыш, В. Л. Косовский. Гибкие производственные модули. М.: Высшая школа,1989. 111 с; Кн. 6 / Б. И. Черпаков, В. Б. Великович. Робототехнические комплексы. М.: Высшая школа, 1989. 95 с; Кн. 7 / М. С. Городецкий, Д. Л. Веденский. Контроль и диагностика в ГПС. М.: Высшая школа, 1989. 96 с.
- Гибкие производственные системы развитых капиталистических стран. М.:ВНИИТЭМР, 1987. 179 с.
- Головин Г. М. Кинематика станков. Ч. 2. М.: МВТУ, 1950. 179 с.
- Дерябин А. Л., Эстерзон М. А. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и в ГПС. М.: Машиностроение, 1989. 288 с
- Камышный Н. Н., Стародубов В. С.Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов: Учебник для СПТУ. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1988. 256 с.
- Козырев Ю. Г. Промышленные роботы: Справочник. М.: Машиностроение, 1983.376 с.
- Контрольно-измерительные автоматы и приборы для автоматических линий / Под ред. М. И. Коченова. М.: Машиностроение,1965. 370 с.
- Конструкция и наладка станков с программным управлением и роботизированных комплексов / Л. Н. Грачев, В. Л. Косовский, А. Н. Ковшов и др. 2-е изд. стереотип. М.: Высшая школа, 1989. 271 с.
- Любарский В. Я. Устройство и эксплуатация токарных станков: Учебник для техн. училищ. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1985. 199 с.
- Марголит Р. Б. Наладка станков с программным управлением. М.: Машиностроение, 1983. 253 с.
- Марголит Р. Б. Эксплуатация и наладка станков с программным управлением и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1991. 272 с.
- Металлорежущие станки. Номенклатурный справочник. М.: ЭНИМС, ЦНИТИ,1993. 116 с.
- Металлорежущие станки. Токарные станки: Отраслевой каталог / ВНИИТЭМР М.:ВНИИТЭМР, 1992. 132 с.
- Металлорежущие станки / Н. С. Колев, Л. В. Красниченко, Н. С. Никулин и др.2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение,1980. 500 с.
- Ничков А. Г. Резьбонарезные станки. М: Машиностроение, 1983. 144 с.
- Обеспечение технологической надежности обработки деталей в ГПС: Метод, рек. М.: ЭНИМС, 1988. 59 с.
- Петров Н. А., Дмитриева Е. Д. Современные отечественные и зарубежные токарные и многоцелевые токарные станки и ГП-модули. М.: ВНИИТЭМР, 1990. 256 с.
- Повышение производительности и надежности токарно-револьверных станков /В. Н. Шишкин, В. Е. Лосев, Л. И. Новицкий,А. В. Шевченко. К.: Технiка, 1986. 95 с.
- Программное управление станками и промышленными роботами / В. Л. Косовский,Ю. Г. Козырев, А. Н. Ковшов и др. 2-е изд.стереотип. М.: Высшая школа, 1989. 272 с.
- Рабкин А. Л. Затыловочные станки. М.: Машиностроение, 1976. 125 с.
- Сафронович А. А. Карусельные станки. М.: Машиностроение, 1983. 263 с.
- Справочник по технологии резания материалов, в 2-х кн. Кн. 1 / Ред. нем. изд. :Г. Шпур, Т. Штеферле: Пер. с нем. В. Ф. Колотенкова и др.: Под ред. Ю. М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1985. 616 с.
- Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова, 4-е изд., перераб.и доп. М.: Машиностроение, 1985. 656 с.
- Система контроля функционирования ГПМ ГПС. Аналитическая справка. М.:ВНИИТЭМР, 1987. 32 с.
- Станочное оборудование автоматизированного производства, Т. 1, 2 / Под. ред.В. В. Бушуева. М.: Станки, 1994. Т. 1. 303 с; Т. 2. 353 с.
- Тарамыкин Ю. П. Станки инструментального производства: Учебное пособие. М.:МАСИ, 1993. 94 с.
- Токарные многошпиндельные автоматы / В. И. Черткало, О. Н. Гуров и др. М.:Машиностроение, 1978. 309 с.
- Тишенина Т. И., Федоров В. Б. Токарные станки и работа на них. М.: Машиностроение, 1990. 144 с. (Б-ка станочника).
- Фешенко В. Н., Махмутов Р. X. Токарная обработка. М.: Высшая школа, 1984.288 с.
- Функции контроля и диагностики в ГПМ: Метод, рек. / Сост. Городецкий М. С, Осипова С. С, Веденский Д. Л. М.: ЭНИМС,1987. 00 с.
- Шарин Ю. С. Обработка деталей на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1983.117 с.
- Юхвид М. Е., Бенедиктов И. Н.Справочник оборудования для отделки труб и трубных соединений / Сер. Трубное производство. Выпуск 3. М.: Институт" Черметинформация", 1988. 19 с.
Москва, Машиностроение. Энциклопедия 2002. Под редакцией К.В. Фролова
Полезные ссылки по теме. Дополнительная информация