Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Разновидности токарно-фрезерных станков

Числовое программное управление

(X,Y,Z){\displaystyle (X,Y,Z)_{0}} — неподвижная система координат

(X,Y,Z)д{\displaystyle (X,Y,Z)_{\text{д}}} — система координат, связанная с местом крепления детали либо с ее базовыми поверхностями, относительно которых описывается обрабатываемая поверхность

(X,Y,Z)и{\displaystyle (X,Y,Z)_{\text{и}}} — система координат, связанная с местом крепления инструмента, относительно которого описывается его режущая поверхность и положение режущей кромки

(τ,ν,β)k{\displaystyle (\tau ,\nu ,\beta )_{k}} — подвижный трехгранник (триэдр Френе), связанный с режущей кромкой и определяющий ее положение относительно (X,Y,Z)и{\displaystyle (X,Y,Z)_{\text{и}}}

(τ,ν,β)i{\displaystyle (\tau ,\nu ,\beta )_{i}} — подвижный трехгранник, связанный с точками поверхности и определяющий их положение в системе координат (X,Y,Z)д{\displaystyle (X,Y,Z)_{\text{д}}}.

Математически обрабатываемая поверхность получается взаимным перемещением двух трехгранников — (τ,ν,β)i{\displaystyle (\tau ,\nu ,\beta )_{i}}, связанного с поверхностью детали, и (τ,ν,β)k{\displaystyle (\tau ,\nu ,\beta )_{k}}, связанного с режущей кромкой инструмента. Элементы матрицы kAi{\displaystyle {}^{k}A_{i}} определяют перемещение режущей кромки относительно программного задания поверхности, иAi{\displaystyle {}^{\text{и}}A_{i}} — положение режущей кромки в системе координат (X,Y,Z){\displaystyle (X,Y,Z)} и дAi{\displaystyle {}^{\text{д}}A_{i}} — положение программируемых опорных точек поверхности в системе координат детали, Aд{\displaystyle {}^{0}A_{\text{д}}} и 1Aи{\displaystyle {}^{1}A_{\text{и}}} — положение систем координат (X,Y,Z)д{\displaystyle (X,Y,Z)_{\text{д}}} и (X,Y,Z)и{\displaystyle (X,Y,Z)_{\text{и}}} относительно (X,Y,Z){\displaystyle (X,Y,Z)_{0}}.

Современные технологии металлообработки

В металлообработке используются, как старые, давно зарекомендовавшие себя методы, так и новые современные технологии, позволяющие снизить участие в процессе человека и значительно сэкономить ресурсы.

И требования для любого используемого оборудования должны быть следующими:

  • высокая продуктивность (чаще всего речь идёт о производственных масштабах, требующих большой выработки);
  • точность (при обработке металла необходимо учитывать любую, самую мелкую деталь);
  • надёжность и долговечность.

Наиболее часто используемым способом обработки металла на крупных промышленных предприятиях является резка металла, которая бывает несколько видов:

Газовая резка. Сегодня это полностью автоматизированный способ обработки металла, что позволяет избежать появления неточностей. Однако, при своей недорогой стоимости и высокой скорости, имеет один существенный недостаток: термоусадка и низкая точность.

Плазменная резка. Процесс разрезывания происходит за счет струи плазмы. Данный метод позволяет осуществлять процесс с высокой точностью.

Лазерная резка. При лазерной резке очень малы потери материала, так как шов достаточно узкий. Кроме того, лазер практически не даёт никаких погрешностей. Применим для мягких цветных металлов.

Электроэрозионные и гидроабразивные станки можно назвать высокоточными и универсальными: подходят для металла любой толщины. В процессе работы электроэрозионных станков разрушение верхнего слоя поверхности происходит за счет электрических разрядов или электрической эрозией. У гидроабразивных станков резка осуществляется за счет водоабразивной смеси, которую подают под высоким давлением. Такие станки обладают небольшой скоростью, но этот небольшой недостаток компенсируется качеством резки. Электроэрозионные и гидроабразивные станки используется в электронной и космической промышленности.

Портальные установки. Сложно оборудование, позволяющие вести фрезерования деталей размером в несколько метров и весом в несколько тонн. Такая машина требует от оператора максимум внимательности, так как не отличается точностью

Важно учесть, что портальный станок может давать термоусадку.

Токарная металлообработка

Ещё одним достаточно распространённым видом обработки металла является токарная металлообработка. Этот метод предполагает вытачивание отдельной детали из цельной заготовки.

Обработка металла ведётся на токарных станках, которые подразделяются на несколько видов:

  • карусельные;
  • лоботокарные;
  • револьверные;
  • винторезные.

На токарных станках выполняются различные виды работ: фрезеровка, сверление, наплавка и шлифовка.

Наиболее востребованными операциями считается токарная обработка и обработка валов. Первый включает в себя обработку на токарной установке, при которой на неподвижный резец направлены поступательные движения, что даёт снятие стружки или припуска.

Толщина такого припуска может составлять всего лишь несколько микрон, что обеспечивает высокую точность обработки.

Второй метод — обработка валов подразумевает использование многорезцовых центровых станков.

Процесс происходит следующим образом:

  • отрезание и подготовка заготовок;
  • подрезание и центрирование детали с торцов;
  • вытачивание;
  • придание рельефной формы;
  • фрезеровка шпоночных канавок;
  • шлифовка.

3 Краткое описание самых распространенных видов токарных агрегатов и их фото

Штучные заготовки и изделия из прутков обрабатываются на токарно-револьверных установках. Указанные заготовки и прутки располагают не одной, а несколькими поверхностями, поэтому для их обработки требуется производить многоинструментальную настройку станка. Она становится возможной именно за счет наличия револьверной головки, на которой предусмотрено два и более гнезда для размещения рабочего инструмента в державках. Обслуживание револьверных установок сравнительно сложное, но его функциональность того стоит. Некоторые модели токарно-револьверных агрегатов – 1Е316П, 1Г340ПЦ, 1П371, 1А341.

Токарно-карусельные станки (модели 1550, 1541, 1Л532, 1512 и другие) используются для работы с тяжелыми изделиями относительно небольшой длины с крупными диаметрами (маховики, колеса зубчатого типа и так далее). На этом оборудовании изначально можно осуществлять растачивание и точение, прорезать канавки, обрабатывать торцы деталей. Если же снабдить такие токарные станки по металлу дополнительными приспособлениями, можно будет сказать, что они превратятся в универсальные, ведь на них станет доступным нарезание резьбы, шлифование металла, фрезерование и многие иные процедуры.

Токарный многошпиндельный автомат (например, 1П365, 1Б140) применяется при серийной обработке точных и сложных заготовок из труб, а также из шестигранного, круглого, квадратного калиброванного проката, полученного по холоднокатаной технологии. Он имеет повышенную жесткость конструкции и мощный привод, что гарантирует отличную производительность. При этом его обслуживание мало чем отличается от технической «заботы» об обычном токарном станке. Любой современный автомат с несколькими шпинделями способен производить нарезание и накатывание резьбы, растачивание, фасонное и черновое обтачивание и другие операции.

Чаще всего применяемыми по праву считаются токарно-винторезные станки. Практически любой подобный агрегат – это универсальный токарный станок, дающий возможность выполнять весь спектр токарных операций. Модели таких установок (16Б16А, 16П16П, 16К50, 16К20 и другие) можно встретить на любом производственном предприятии. Конструктивно каждый универсальный токарный станок имеет одну и ту же компоновку, которая лишь незначительно отличается у разных агрегатов. Другими словами, он состоит из идентичных узлов.

2 Маркировка агрегатов для обработки металлов

Как вы сами понимаете, классификация, которой подчиняются металлорежущие станки, придумана не просто так, а для того, чтобы специалист мог мгновенно определить тип, базовое устройство и рабочие особенности станка, условное обозначение коего он видит перед собой.

Маркировка разных моделей станков – это несколько цифр и букв, в коих зашифрованы основные сведения об агрегате. Первая цифра указывает на группу станка, вторая – на его разновидность, третья (иногда еще и четвертая) – на типоразмер.

Если какая-либо литера стоит в конце кода (после всех цифр), она говорит нам о тех или иных особых характеристиках станка, уровне его точности, либо о том, что оборудование было модифицировано. А вот литера после самой первой цифры в маркировке агрегата для обработки металла сигнализирует о том, что он прошел модернизацию (либо это его другое исполнение, отличное от базового исполнения).

Чтобы принципы кодировки стали вам понятны, давайте расшифруем маркировку станка 6М13П. По первой цифре легко определяем, что он является фрезерным, причислен к первому типу фрезерного оборудования (цифра 1), имеет 3-ий типоразмер, относится к агрегатам повышенной точности (последняя литера в коде), прошел модернизацию (первая литера после первой буквы).

Передовые методы металлообработки

Промышленное оборудование постоянно совершенствуется. Какие функции улучшаются:

  1. Производительность. Это важный фактор, которые влияет на окупаемость оборудования и прибыль, которую можно получить при работе на станке. Производительность возрастает после увеличения скорости работы механизмов.
  2. Точность. Чтобы сократить количество брака, изготовители оборудования работают над точностью рабочих механизмов.
  3. Долговечность и износоустойчивость.

Самой частой операцией, при которой применяются станки для металлообработки, является резка.

Газовая резка металла

Оборудование для газовой резки применяется давно. Оно полностью автоматизировано и требует минимум усилий для управления. Система ЧПУ позволяет выполнять ровные резы металлических заготовок, что было проблемно при наличии человеческого фактора.

Плюсы газовой резки:

  • высокая скорость и производительность;
  • дешёвое оборудование.

Минусы:

  1. термоусадка металла после выполнения работ;
  2. возможные погрешности в точности.

Газовое оборудование устанавливается на больших предприятиях и в частных мастерских.


Газовая резка металла

Плазменные для резки

Принцип работы плазменных аппаратов заключается в том, что разрезание заготовки или листа происходит с помощью струи плазмы. Такие металлообрабатывающие станки обладают высокой точностью реза и производительностью.

Лазерная обработка

Лазерные станки для обработки металла популярны в частных мастерских и на производстве. Лазерная головка передвигается по направляющим и разрезает заготовки на размеченные части. Лазерным лучом можно выполнять гравировку. Такие станки обладают высокой точностью. С их помощью обрабатывают однородные металлы и мягкие сплавы.

Шлифовальные

Шлифовальные станки предназначены для финишной обработки металлических поверхностей. В зависимости от необходимой толщины съёма, выбирается фракция абразивных кругов или наждачных лент. На одной машине может закрепляться больше одного абразивного круга или ленты.

Токарные

К токарной группе относятся конструкции, которые используются для создания деталей сложной формы. Рабочей частью выступает вращающийся шпиндель, в который закрепляется заготовка. Чтобы обработать заготовку, необходимо закрепить определённые резцы в суппорте и подвести к ним детали. Острые грани срезают слой металла под действием вращения. Могут использоваться для сверления, нарезания резьбы внутри и снаружи заготовок, зенкерования, расточки отверстий.

Сверлильные

Сверлильные станки — это устройства с неподвижной станиной, на которой в вертикальном положении закрепляется один или несколько шпинделей. На них можно выполнять сверление, зенкеровку, нарезание внутренней резьбы. С помощью метчиков можно растачивать отверстия в заготовках.


Сверлильный станок

Гидроабразивные и электроэрозионные

Это оборудование, используемое для разрезания металлических листов любой толщины. Принцип работы заключается в том, что металл разрезается с помощью тонкой водяной струи, которая воздействует на него под большим давлением. Недостаток этого метода — низкая скорость. Однако она компенсируется высокой точностью реза.

Портальные машины газовой резки металла

Оборудование предназначено для производства. Связано это с возможностью расположить на рабочей поверхности большие металлические листы. Их размеры могут достигать 3×12 метров. Плюсы и минусы у таких станков точно такие же, как у обычной газовой резки.

Особенности технологий и материалов для металлообработки

Стремительно развивающееся производство и тяжелая промышленность ставят все новые задачи перед современной металлообработкой. Появляются новые технологии, способные удовлетворять возрастающие потребности.

Существует три направления развития металлообработки:

  • совершенствование методов обработки металла;
  • увеличение эффективности и производительности процесса;
  • изобретение новых металлов и материалов.

Основные виды обработки металлов:

  • отливка;
  • обработка давлением (прокат, волочение, прессовка, ковка, штамповка);
  • сварка;
  • механическая обработка на металлообрабатывающих станках.

Суть литейного производства заключается в том, что детали изготавливаются заливкой расплавленного металла в формы. Полученные изделия называются отливками. Литье применяется для изготовления самых различных деталей: радиаторов отопления, станин металлорежущих станков, блоков цилиндров автомобилей и т.д. Для отливки применяются сталь, чугун, алюминиевые, медные, цинковые и магниевые сплавы, обладающие нужными техническими свойствами.

При обработке металлов давлением использует их свойство изменять форму и размер, без разрушения структуры при приложении определенных сил. Чтобы увеличить пластичность и уменьшить затрачиваемое давление перед обработкой металл нагревают до определенной температуры, которая зависит от его химического состава.

Сварка – это важный технологический процесс, который применяется во многих отраслях промышленности. Его суть состоит в получении неразъемных соединений стальных частей при нагревании до плавки или пластического состояния.

Существуют различные виды сварки:

  • химическая;
  • термическая;
  • газовая;
  • электрическая;
  • дуговая;
  • контактная.

Резка металла является одним из самых распространенных способов механической обработки. Ее цель –получение деталей необходимых геометрических форм и точных размеров, заданных чертежом.

Резка металлов производится на металлорежущих станках, которые подразделяются на разные виды в зависимости от метода обработки, типа и размера:

  • токарные;
  • фрезерные;
  • строгальные;
  • шлифовальные.

Общая классификация

Классификация металлорежущих станков осуществляется по разным факторам. Это разделения по весу, габаритам, типу, классу точности, степени автоматизации, универсальности. О каждой их групп нужно поговорить более подробно.

Классификация по типам

По типу оборудования выделяется 9 видов установок:

  1. Токарные станки. Занимают примерно 30% от общей массы металлорежущих устройств. Заготовка зажимается в специальном зажиме. Процесс разрезания начинается после установки резцов, которые снимают слой металла под воздействием вращения.
  2. Расточный, сверлильные агрегаты. Занимают 20% от общей массы станков. Детали закрепляются на рабочем столе. Резание происходит за счет вращения шпинделя с со сверлом, зажатым в патроне.
  3. Заточные, шлифовальные, полировальные машины. Занимают 20% от общей массы установок по резанию металлов. Резание металла происходит за счет вращения абразивного материала, которые соприкасается с рабочей поверхностью. От величины абразива зависит скорость обработки.
  4. Устройства для физико-химического резания заготовок. Наименее распространенное оборудование.
  5. Аппараты для обработки резьбы, зубцов. Занимают 6% от массы. Используются для нарезания резьбы, изготовления, заточки шестерней.
  6. Долбежные, протяжные, строгальные машины. Занимают 4% от массы металлорежущего оборудования.
  7. Фрезерные станки. Занимают 15 % от общей массы. Обработка металлических заготовок происходит благодаря вращению фрез разной формы.
  8. Разрезные установки. Используются для разделения арматуры, профилей, уголков.
  9. Машины для выполнения различных операций, связанных с резанием.

Классификация по универсальности

Отдельное разделение металлорежущих станков — по их универсальности. Выделяется две группы:

  1. Установки узконаправленного профиля. Используются для выполнения одной определенной технологической операции.
  2. Универсальные агрегаты. Представляют собой крупногабаритные конструкции, которые предназначены для выполнения различных технологических операций.

Для более качественного выполнения технологических операций лучше купить несколько станков узконаправленного профиля.

Классификация по степени точности

По точности металлорежущие машины бывают нескольких видов, каждый из которых имеет свою маркировку:

  1. Повышенная — обозначается буквой П.
  2. Нормальное — обозначение Н.
  3. Высокая — обозначается буквой В.
  4. Особо высокая — обозначение А.
  5. Наиболее высокая точность — обозначается буквой С.

Чтобы использовать агрегаты с маркировкой В, А, С, требуется заранее подготовить помещение. В нем должен поддерживаться постоянный температурный режим, уровень влажности.

Классификация по степени автоматизации

По степени автоматизации выделяют такие типы металлорежущих станков:

  1. Модели с ручным управлением. Рабочему нужно убирать, подготавливать заготовки, настраивать все подвижные элементы самостоятельно, координировать рабочий процесс.
  2. Полуавтоматические машины. Рабочему требуется менять детали самостоятельно, включать, выключать подвижные механизмы.
  3. Автоматы — агрегаты, которые выполняют обработку заготовок самостоятельно. Используются при серийном производстве.
  4. Оборудование с ЧПУ. Оператор задает требуемый алгоритм через программу. Подвижные механизмы работают самостоятельно, подбирают оптимальные режимы, загружают, выгружают детали.

Станки с ЧПУ постепенно вытесняют другие установки, благодаря высокой точности обработки, повышенной производительности.

Классификация по массе

Промышленные металлорежущие машины разделяются по массе. Выделяют:

  1. Легкие — конструкции весят до 1000 кг.
  2. Средние — масса начинается от 1 тонны, заканчивается 10 тоннами.
  3. Крупные — масса от 16 до 30 тонн.
  4. Тяжелые — масса от 30 до 100 тонн.
  5. Сверхтяжелые — конструкции весят более 100 тонн.

Обозначения указываются в техническом паспорте.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации