Машиностроение, типы машиностроительного производства; сверлильные и шлифовальные станки

Лекция 1. Вводная. Машиностроение, как отрасль народного хозяйства. Типы машиностроительного производства. Введение       Машиностроение является технической основой интенсификации материального производства, а следовательно, ведущей отраслью промышленности. Продукция машиностроения разнообразна по назначению и принципу действия, поэтому от её развития зависят масштабы и темпы внедрения современного прогрессивного оборудования, уровень механизации и автоматизации всех отраслей промышленности.          Одним из главных условий технического прогресса является в настоящее время постоянное обновление выпускаемой продукции. Главным условием современного производства является освоение и выпуск новой продукции при минимальных затратах. Развитие производства на данном этапе имеет тенденция использования автоматизированных систем и создание на их базе автоматизированных заводов. Особенностями машиностроения на современном этапе являются: -   постоянное усовершенствование конструкций выпускаемой продукции; -   увеличение номенклатуры изделий; -   сокращение сроков освоения продукции; -   привлечение рабочих, инженеров и техников высокой квалификации. -   При современных темпах развития науки и техники главным требованием к производству является готовность и способность в любой момент безубыточно переналаживать производство к выпуску новых изделий. Задачи    совершенствования   машиностроения: - увеличение производительности труда (в основном производстве, во вспомогательном производстве, в области технологической подготовки производства); - повышение интеллектуального уровня труда всех участников производства; - сохранение ранее затраченных трудовых ресурсов (физического труда рабочих, интеллектуального труда конструкторов, технологов, программистов) - всемерная экономия материальных, трудовых и энергетических ресурсов; - сокращение цикла конструкторской и технологической подготовки; - сокращение объёмов строительно-монтажных работ за счёт реконструкции производства и перекомпоновки технологического производства. Особенности отрасли и перспективы её развития.       Отрасль - совокупность субъектов хозяйственной деятельности независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности, производящих продукцию (выполняющих работы и оказывающих услуги) определенных видов, которые имеют одинаковое функциональной назначение. Классификация отраслей имеет важное значение для планирования производства и обеспечения его пропорциональности.       Отрасль характеризуется: -   однородностью производственно-технической базы; -   специфичностью состава кадров; -   спецификой условий труда; -   характером воздействия на предмет труда (обрабатывающие, добывающие). В соответствии с экономическим назначением продукции вся промышленность делится на две группы: А - отрасли, производящие средства производства; Б - отрасли, производящие предметы потребления; Отраслевая структура экономики России выражена: -   электроэнергетика - 8,5 %; -   топливная промышленность - 16,4 %. В том числе: - нефтедобывающая - 11,2 %; - нефтеперерабатывающая - 2,3 %; - газовая - 1,6 %; - угольная - 1,3 %; - черная металлургия - 8,1 %; - цветная металлургия - 10,5 %; - химическая и нефтехимическая - 7,3 %; - машиностроение и металлообработка - 20,5 %; - лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная - 4,7 %; -   промышленность строительных материалов - 2,9 %; -   лёгкая промышленность - 1,7 %; -   пищевая -15,8 %. Перспективы развития отрасли: -   повышение технического уровня производства; -   повышение качества продукции; -   широкое использование современных достижений науки и техники; -   рациональная организация и планирование производства; -   использование автоматизированного оборудования и ГАП. МК - машиностроительный комплекс занимает первое место в развитии экономики. Машиностроение определяет перспективы развития в мире в целом. В развитых странах на долю этого комплекса приходится 1/3 общего объёма промышленной продукции. В Японии - 50%, в Германии - 48 %, в США - 40 %, во Франции 38 %, в Великобритании - 36 %. Предприятие и его признаки.       Предприятие - самостоятельный хозяйствующий субъект, производящий продукцию, выполняющий работы и оказывающий услуги в целях удовлетворения общественных потребностей и получения прибыли.       Задачей машиностроительного предприятия является преобразование входных ресурсов в готовую продукцию на выходе. В качестве входного, то есть исходного материала, предприятие получает сырьё (сортовой прокат, литьё, различные материалы).       В процессе производственного процесса на предприятии решаются следующие задачи: -  снабжение предприятия необходимыми материальными ресурсами; -  обеспечение оборудованием; -  обеспечение высококвалифицированными кадрами; -  складирование ресурсов; -  сбыт продукции, -  финансирование; -  обучение персонала; -  внедрение новых технологий; -  управление. Признаки предприятия: -  организационно - техническое единство; -  частичная или полная самостоятельность; - организационно - административное единство.       Машиностроительное предприятие представляет собой комплекс различных, связанных между собой производственных подразделений - цехов, участков, обслуживающих хозяйств. Все цехи и хозяйства машиностроительного предприятия выполняют свои определённые функции, деятельность их направлена на выполнение конечной цели - выпуск готовой продукции. Каждое предприятие отрасли имеет свою производственную программу.  Производственная программа — это развернутый и подробный план производства продукции, отражающий объём, номенклатуру, ассортимент и качество продукции.       В рыночных условиях производственная программа предприятия формируется на основе маркетинговых исследований. Предприятие должно вести эти исследования в двух направлениях: поиск соответствующего сегмента рынка и оценка возможности выпуска продукции.       Номенклатура и ассортимент продукции являются основными показателями производственной программы предприятия. Номенклатура продукции — это перечень различных изделий в программе предприятия, определяющий основные направления производства и его специализацию. Ассортимент продукции - это разновидности продукции определённого наименования, различающиеся технико-экономическими характеристиками (типоразмерами, качеством, внешним видом).       В условиях рыночной экономики производственная программа предприятия должна ориентироваться на потребителя и исходить из результатов маркетинговых исследований. Необходимо проводить комплексное изучение рынков, их проблем и перспектив, изучать спрос с учетом требований рынка и возможностей предприятия, анализировать экономическую конъюнктуру и рекламировать продукцию предприятия. Типы машиностроительного производства Тип производства - это комплексная характеристика особенностей организации и технического уровня промышленного производства. Различают три основных типа производства: единичное, серийное, массовое. Единичное производство. Единичное производство предусматривает штучный выпуск изделий разнообразной и непостоянной номенклатуры ограниченного потребления. Важнейшие особенности этого типа производства: многономенклатурность выпускаемой продукции (зачастую не повторяющейся); -   организация рабочих мест по технологической специализации; -   отсутствие возможности закрепления постоянной номенклатуры деталей, узлов и агрегатов, сборочных и монтажных операций за рабочими; - использование универсального оборудования и технологической оснастки; -     наличие большого объёма ручных работ (сборочных и доводочных операций); -     преимущественная численность высококвалифицированных рабочих -универсалов, занятых в производственном процессе;  -   большая длительность производственного цикла; -   значительная величина незавершенного производства; - нецелесообразность автоматизации  процессов контроля качества изделий; - относительно большие затраты "живого" труда. Серийное производство. Серийное производство предусматривает одновременное изготовление сериями широкой номенклатуры однородной продукции, выпуск которой повторяется в течение продолжительного времени. Под серией понимается выпуск ряда конструктивно одинаковых изделий, запускаемых в производство партиями, одновременно или последовательно, непрерывно в течение планового периода. Важнейшими особенностями этого типа производства являются: - постоянство относительно большой номенклатуры повторяющейся продукции, изготовляемой в значительном количестве; - специализация  рабочих мест  для  выполнения  нескольких  операций, закреплённых за конкретным рабочим; - периодичность изготовления изделий сериями, обработка деталей партиями; - преобладание специального и специализированного оборудования и технологического оснащения: - наличие незначительного объёма ручных сборочных и доводочных операций; - преимущественная численность рабочих средней квалификации; -   незначительная длительность производственного цикла; -   централизация оперативно-производственного планирования и руководства производством; -   автоматизация контроля качества изготовляемой продукции; -   применение статистических методов управления качеством продукции; -   унификация конструкций деталей и изделий; -   типизация технологических процессов и оснастки. В зависимости от количества одновременно изготовляемых изделий в серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Разновидность серийного производства принято различать по коэффициенту закрепления операций: к мелкосерийному - от 20 до 40;  к среднесерийному - от 10 до 20; к крупносерийному - от 2 до 10. Массовое производство. Массовое производство характеризуется непрерывностью и относительно длительным периодом изготовления ограниченной номенклатуры однородной продукции в большом количестве. Массовое производство - высшая форма специализации производства, позволяющая сосредоточивать на предприятиях выпуск одного или нескольких типоразмеров одноимённых изделий. Непременным условием массового производства является высокий уровень стандартизации и унификации при конструировании деталей, узлов и агрегатов. Массовому производству присущи следующие особенности: - строго установленный выпуск небольшой номенклатуры изделий  в огромном количестве; - специализация рабочих мест для выполнения одной, закрепленной операции; - расположение рабочих мест в порядке следования операций; - большой удельный вес специального и специализированного оборудования и технологического оснащения; -   высокий процент комплексно-механизированных, автоматизированных технологических процессов; -   минимальное подготовительно-заключительное время на операции; -   резкое сокращение объёма ручных сборочных и доводочных работ; -   высокая степень загрузки рабочих мест; -   применение труда рабочих невысокой квалификации; -   непрерывная дистанционная диспетчеризация производства; -   высокий уровень контроля качества изделий. Тип производства с организационной точки зрения характеризуется средним числом операций, выполняемых на одном рабочем месте, а это определяет степень специализации и особенности используемого оборудования. Тип производства оказывает весомое влияние на формирование структуры предприятия, на условия, требования и критерии организации производства. Лекция 2. Производственная структура предприятия и её виды. Машиностроительное предприятие представляет собой комплекс различных, связанных между собой производственных подразделений -цехов, участков, обслуживающих хозяйств. Все цехи и хозяйства, входящие в состав машиностроительного предприятия, делят на основные, вспомогательные и обслуживающие. К цехам основного производства относятся цехи, изготовляющие основную продукцию завода, которая реализуется потребителям. К вспомогательным цехам относятся цехи, задачами которых является обеспечение основного производства инструментом, технологической оснасткой, осуществление ремонта зданий и оборудования. Обслуживающее хозяйство (складское, транспортное, энергетической) служат для бесперебойной работы основных и вспомогательных цехов. Производственная структура предприятия — это состав основных и вспомогательных цехов, обслуживающих хозяйств, а также формы их производственных связей и пропорций между отдельными подразделениями, находящимися в тесной взаимосвязи между собой. Производственная структура машиностроительного предприятия очень разнообразна. Наиболее характерны три вида производственной структуры: -   технологическая; -   предметная; -   смешанная. Технологическая структура, при которой каждый основной цех специализируется на выполнении какой-либо определённой части общего производственного процесса, имеет четкую технологическую обособленность. Например: литейный, штамповочный, сборочный. Организация по технологическому принципу основных цехов характерна для предприятий единичного и мелкосерийного производства, имеющих разнообразную и неустойчивую номенклатуру изготовляемых изделий. Эта специализация основных цехов усложняет маршрут движения заготовок и деталей, производственные взаимосвязи цехов, увеличивает длительность производственного цикла деталей. Предметная структура, при которой основные цехи предприятия и их участки строятся по признаку изготовления каждым из них любого определённого изделия, или его части, или определённой группы деталей. Данная структура преимущественно применяется в условиях крупносерийного и массового производства, где организуется несколько предметных механических и сборочных цехов или участков. За каждым из них закрепляется изготовление определённых изделий. Например, цех шпинделей, валов, коробок передач. Предметная структура упрощает взаимосвязи между цехами, сокращает путь движения деталей, упрощает и удешевляет межцеховой и внутрицеховой транспорт, уменьшает длительность производственного цикла изготовления изделий, повышает ответственность работников за качество работ. Смешанная структура, характеризуется наличием на одном и том же машиностроительном заводе основных цехов, организованных по технологическому и по предметному принципу. Например: заготовительные цехи организованы по технологическому принципу, а механосборочные - по предметному. На небольших предприятиях создаётся бесцеховая структура, когда вместо цехов организуются самостоятельные производственные участки. Факторы, определяющие производственную структуру предприятия. При построении производственной структуры машиностроительного предприятия учитывают следующие факторы: -   конструктивные и технологические особенности продукции; -   масштаб производства по отдельным видам изделий; -   особенности применяемого оборудования и технологии производства; -   формы специализации и кооперации производства. Построение рациональной производственной структуры осуществляется в следующем порядке: -   устанавливаются состав цехов предприятия, их мощность в размерах, обеспечивающих заданный выпуск продукции; -   рассчитываются необходимые производственные площади для каждого цеха и склада, определяется их пространственное расположение в генеральном плане предприятия; -   планируются все транспортные связи внутри предприятия и с внешними путями; - намечаются кратчайшие маршруты межцехового передвижения предметов труда по ходу производственного процесса. Производственная структура цеха Производственная  структура цеха  — это состав и формы взаимосвязи производственных участков, линий и других внутрицеховых подразделений. Производственная структура определяет разделение труда между отдельными подразделениями цеха и зависит от ряда факторов. Основными из них являются: -   конструктивные и технологические особенности цеха; -   объём выпуска продукции; -   формы специализации цеха и его кооперирование с другими цехами. Основным элементом производственной структуры цеха является участок. Основные производственные участки создаются по технологическому или по предметному принципу. На участках, организованных по принципу технологической специализации, выполняют технологические операции определённого вида. Например, в механическом цехе могут быть организованы токарный, фрезерный, сверлильный, слесарный и другие участки.  На участках, организованных по принципу предметной специализации, осуществляются не отдельные виды операций, а технологические процессы в целом и получают законченную продукцию для данного участка. Например, участок по обработке корпусных деталей, участок по обработке валов. Планировка оборудования на таких участках осуществляется по ходу технологического процесса изготовления определённых деталей. Построение участков по предметному принципу имеет значительные преимущества по сравнению с групповым расположением оборудования. Все производственные участки разделены на рабочие места. Рабочее место - обособленное пространство цеха, где совершаются трудовые процессы.                             Основное производство  Две группы основных цехов предприятия К основным цехам машиностроительного производства относятся цеха деятельность которых связана с качественным преобразованием предметов труда. Это производство предназначено для изготовления полуфабрикатов (заготовок) необходимых для изготовления основных изделий завода и подлежащих обработке в других его цехах или отправления на сторону. Следовательно, это цеха, которые производят основную продукцию завода. На машиностроительных предприятиях существует две группы основных цехов: -   заготовительные; -   обрабатывающие и сборочные. Заготовительные цеха - литейные, кузнечные, прессовые, раскройно-заготовительные и т. д. Деятельность этих цехов направлена на снабжение других цехов завода заготовками, или отгрузки их на сторону для дальнейшей обработки. С развитием специализации и кооперирования в машиностроении прогрессивным направлением является создание специализированных заготовительных предприятий, например литейных заводов (центролитов) или кузнечных заводов. Они предназначены для централизованного снабжения в порядке нескольких заводов отрасли. В этом случае из состава завода потребителя исключаются заготовительные цеха, что упрощает структуру завода и повышает экономическую эффективность производства. Обрабатывающие цеха  организованы по технологическому принципу: механические, термические, окрасочные. Сборочные цеха  в ряде производств, преимущественно крупносерийном и массовом, применяют организацию цехов по предметному принципу (цех двигателей, цех валов): механосборочные, сборочные, сварочные, сварочно-сборочные. В основном производстве выполняются технологические процессы по изменению качественных характеристик объекта производства. Например, заготовки, пройдя механическую обработку, приобретают требуемую форму, размеры, шероховатость, свойства поверхностного слоя материала, а в сборочном производстве их готовых деталей и комплектующих изделий производят сборку узлов и машин с требуемыми параметрами качества. Важным условием функционирования и бесперебойной работы основного производства является слаженная работа вспомогательных цехов ( инструментального, модельного, абразивного, ремонтно-механического, экспериментального). Между основными и вспомогательными цехами должны быть установлены и четко отлажены следующие связи: -   энергетические; -   материальные; -   информационные. Обслуживание основного производства — это процессы, направленные на реализацию услуг для его жизнедеятельности (транспортировка заготовок, готовых деталей, складирование, комплектование, уборка помещений, вывоз мусора и т д.)  Классификация операций основного производства Вся работа основного производства разделена на технологические операции.  Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте одним рабочим ( или группой рабочих ) непрерывно над одной деталью или сборочной единицей. Примерами отдельных операций являются: сверление отверстий в детали, нарезание зубьев зубчатого колеса, штамповка пластин магнитопровода, пропитка обмоток трансформатора, нанесение различных покрытий. Непрерывность операции. В случае, если деталь обрабатывается на станке, затем проходит термообработку и снова должна обрабатываться на станке, имеет место прерывность цикла в процессе обработки, то есть процесс состоит их трёх операций.  Если деталь обрабатывается только на станке, то процесс обработки не прерывается. Значит, данная обработка непрерывна. Технологическая операция реализуется на определённом оборудовании, с участием или без участия людей. На операцию разрабатывается вся основная технологическая документация. Трудоёмкость операции - количество времени, затрачиваемое рабочим требуемой квалификации при нормальной интенсивности труда и соответствующих условиях на выполнение технологического процесса или его части. Единица измерения - человекочас. Лекция 3. Техническая подготовка производства. Стадии технической подготовки производства. В современных условиях важной задачей для предприятия является быстрый переход на производство новых изделий. Для решения этой задачи на предприятиях выполняется комплекс мероприятий, который носит название "техническая подготовка производства". Она охватывает на машиностроительных предприятиях совокупность работ по проектированию и внедрению новых и совершенствованию существующих конструкций изделий, технологических процессов и технологической оснастки. По своему содержанию технологическая подготовка включает в себя три стадии: - конструкторская подготовка — это совокупность процессов и работ, связанных с оптимизацией номенклатуры и конструированием новых объектов производства, изготовление опытных образцов, их испытанием, совершенствованием выпускаемых изделий. - технологическая подготовка -это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к изготовлению и выпуску изделий заданного качества при установленных сроках, объёме выпуска, материальных и трудовых затратах. - организационная подготовка — это подготовка производства путём разработки проектов организации производства, труда, снабжения и сбыта продукции и создания нормативной базы для организации производства и планирования. Значение технической подготовки на машиностроительных предприятиях очень велико. От уровня организации подготовки производства зависит своевременный выпуск новой продукции, совершенствование уже освоенных изделий и экономические результаты деятельности предприятия. Недостатки технической подготовки неизбежно сказываются на самом производстве: возникает большое количество технических и организационных неполадок, особенно при внедрении новых изделий. Ошибки, допущенные при конструировании изделия, при разработке технологической документации, вызывают перерывы в работе, увеличивают затраты на производство продукции, затягивают сроки освоения новых изделий.   Конструкторская подготовка производства и её этапы. Основными задачами конструкторской подготовки производства являются создание новых и совершенствование имеющихся изделий с высокими параметрами качества, в заданные сроки, с наименьшими затратами. Этапы конструкторской подготовки: 1.Техническое задание (ТЗ). Основной задачей разработки ТЗ является обоснование технической возможности создания изделия с высокими техническими параметрами качества при максимальной экономической эффективности его производства и эксплуатации. ТЗ определяет: - назначение изделия, область применения и масштабы его производства; - основные требования к изделию; - технические характеристики изделия; - общие эксплуатационные показатели; - показатели качества; - особые требования к изделию; - технологические, организационные и экономические условия производства. 2. Техническое предложение (ТП). При разработке ТП обосновывается целесообразность изделия на основе анализа технического задания заказчика, имеющихся технологических решений и технических возможностей, а также проводится всесторонняя оценка всех возможных вариантов создания изделия, сравнение с существующими изделиями, а также патентный поиск. Техническое предложение согласовывается с заказчиком и утверждается в установленном порядке. После этого ТП является основанием для разработки эскизного проекта. 3.Эскизный проект заключается в разработке первоначального варианта будущей конструкции изделия. Эскизный проект включает в себя разработку принципиальной электрической, кинематической, гидравлической, пневматической схем изделия, общую компоновку изделия, разработку эскизных чертежей общих видов. Эскизный проект состоит из графической части и пояснительной записки. Утверждённый эскизный проект является основанием для разработки технического проекта. 4.Технический проект. Основной задачей технического проекта является разработка окончательного технического решения, дающего полное представление об устройстве изделия. На этой стадии проводятся расчеты на прочность, жесткость, долговечность, проводится разработка компоновочных чертежей, осуществляется макетирование и экономическое обоснование проекта, составляются технические условия на эксплуатацию изделия и спецификация. 5.Рабочий проект состоит в разработке полного комплекта конструкторской документации на изделие. В рабочий проект входят разработка чертежей общих видов, сборочных единиц и всех оригинальных деталей, уточнение спецификаций на каждую сборочную единицу, разработка компоновочных чертежей, изготовление опытных образцов, стендовые, заводские и государственные испытания. Следует отметить, что содержание работ по стадиям КПП может отличаться от указанного выше в зависимости от типа производства, сложности конструкции, уровня кооперирования и других факторов. При создании новой техники одной из основных задач является задача сокращения времени на КПП. Для ускорения КПП используются различные методы. Их условно можно разделить на три группы: -  технические; -  планово-координационные; -  организационные. Технические методы направлены на обеспечение качества выполняемых работ, снижение до минимума числа изменений в конструкции. В связи с этим снижается трудоёмкость и продолжительность КПП. Планово-координационные методы направлены на обеспечение рациональной координации стадий, этапов и работ, что приводит к сокращению продолжительности КПП. К организационным методам относят стандартизацию и унификацию конструкторских решений, механизацию и автоматизацию проектно-конструкторских работ. Технологическая подготовка производства, этапы и содержание Целью технологической подготовки производства является разработка оптимального технологического процесса, который бы обеспечивал изготовление изделия заданного качества с минимальными затратами. Технологическая подготовка производства представляет собой комплекс работ по разработке новой технологии, конструированию и изготовлению необходимой технологической оснастки, установке и освоению нового технологического оборудования и отладке всего процесса изготовления нового изделия. Это сложный комплекс технических, инженерных и организационных работ, который обеспечивает технологическую готовность производства для выпуска новой продукции. Технологическая подготовка проводится в несколько последовательных этапов: Первый этап - разработка технологических процессов на основное изделие: - отработка конструкции изделия на технологичность (технологический контроль); - разработка межцеховых технологических маршрутов (расцеховка); - разработка пооперационных технологических процессов получения деталей и сборочных единиц. Второй этап - проектирование необходимых средств технологического оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов. Третий этап - изготовление средств технологического оснащения, механизации и автоматизации. Четвертый этап - выверка, отладка и внедрение в производство технологических процессов, изготовление пробной и установочной партии. Пятый этап - создание нормативной базы ( трудовые, материальные нормативы ) для планирования и управления производством. Технологическая документация содержит: -   технологические карты (маршрутные); -   операционные карты; -   инструкционные карты (технологические инструкции); -   нормировочные карты; -   карты эскизов; -   комплектовочные карты; -   ведомости расцеховки; -   ведомости оснастки; -   ведомости материалов. Технологическая карта - документ, в котором зафиксированы все процессы обработки изделия, указаны операции и составные части, материал изделия, производственное оборудование, технологические режимы, необходимые для изготовления изделия, время, квалификация работника и его разряд. Операционная карта - содержит те же сведения, что и технологическая, но составляется она не для детали, а на операцию. Содержат более подробную информацию по обработке. Инструкционная карта - представляет собой краткую пояснительную записку с описанием порядка производства работ и предназначены для инструктажа технического персонала. Они дают дополнительные сведения по выполнению операций, а также описывают процессы приготовления различных компонентов (например клея ). Нормировочная карта - документ, в котором сконцентрированы данные о затратах труду на основные и вспомогательные операции. Карта эскизов - включает эскизы, схемы, таблицы, поясняющие содержание операций и необходимые сведения о их выполнении. Комплектовочные карты — включают перечень деталей подлежащих сборке. Ускорение технологической подготовки производства - это комплексная проблема и сложная, её решение должно обеспечиваться на основе: - параллельного выполнения работ по технологической подготовке производства и завершающего этапа конструкторской подготовки, а также отдельных этапов технологической подготовки; -   применения типовых технологических процессов; -   унификации, стандартизации технологического оборудования; -   создания и использование групповой и переналаживаемой оснастки; - создания предметно и подетально-специализированных цехов и участков, групповых поточных линий; - создания автоматизированной системы технологической подготовки производства. Организационная подготовка производства, этапы и содержание Организация производства новых изделий на предприятии предполагает перестройку существующего производственного процесса и всех составляющих его элементов. Внедрение в производство новых видов продукции требует не только разработки новых технологических процессов и применения нового оборудования и оснастки, но и изменения форм и методов организации производства и труда. Организационная подготовка производства - это комплекс мероприятий, направленных на разработку проекта организации производственного процесса, изготовления нового изделия в пространстве и во времени, системы организации и оплаты труда производственного персонала, нормативной базы. Этапы организационной подготовки производства (пять этапов): Этап 1. Разработка проекта организации основного производственного процесса. На этом этапе осуществляется выбор форм организации производства, специализации цехов и участков, определение потребности в оборудовании и площадях, составление планировок и проекта реконструкции цехов. Этап 2. Разработка проекта технического обслуживания основного производства. На этом этапе разрабатывается организация складского хозяйства, ремонтного и инструментального обслуживания, проектируется система технического контроля. ЭтапЗ. Разработка системы организации оплаты труда рабочих и ИТР. Этап 4. Материальная подготовка производства. На этом этапе определяется потребность в материальных ресурсах, комплектующих изделиях, оборудовании, устанавливаются договорные отношения с поставщиками, устанавливаются связи с потребителями новой продукции. Этап 5. Создание нормативной базы для технико-экономического и оперативно - производственного планирования. На этом этапе разрабатываются материальные, трудовые и календарно - плановые нормативы, устанавливаются себестоимость и цена новых изделий. Планирование подготовки производства — это определение состава, объёмов и сроков выполнения работ по созданию новых видов продукции и их рациональное распределение между производственными подразделениями и службами предприятия. Содержание работ по планированию технической подготовки производства следующее: -   определение содержания и последовательности выполнения работ; -   установление объёма работ; -   определение потребного количества исполнителей; -   расчет длительности отдельных этапов или работ по подготовке производства; -   распределение работ между исполнителями; -   контроль хода выполнения работ. План подготовки производства нового изделия должен охватывать все этапы технической подготовки производства, что позволит обеспечить организованное и своевременное проведение всех работ по подготовке производства новых видов продукции. Лекция 4 Качество продукции на машиностроительных предприятиях Понятие и показатели качества продукции Качество - это совокупность свойств продукции, обусловливающих её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением. Количественная характеристика свойств продукции, составляющих её качество,   называется  показателями   качества  продукции. В настоящее время признана классификация следующих десяти групп свойств и соответственно показателей: -  назначения; -  надёжности; -  технологичности; -  стандартизации и унификации; -  эргономические; -  эстетические; -  транспортабельности; -  патентно-правовые; -  экологические; -  безопасности. Показатели назначения характеризуют основную функциональную величину полезного эффекта от эксплуатации изделия. Показатели надёжности характеризуют свойства объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров и требуемых функций. Надёжность объекта включает четыре показателя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. - безотказность  - это свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого интервала времени; - долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до разрушения или другого предельного состояния; - ремонтоспособность - свойство изделия , выражающееся в его приспособленности к проведению операций технического обслуживания и ремонта; - сохраняемость - это способность объекта сохранять свои свойства в определённых условиях. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструкторско-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте изделий. Именно с помощью технологичности обеспечивается массовость выпуска продукции, рациональное распределение затрат материалов, средств труда и времени на изготовление изделия. Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность продукции стандартами, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации по сравнению с другими изделиями. Все детали и изделия делятся на стандартные, унифицированные и оригинальные. Чем больше стандартных и унифицированных деталей в изделии, тем лучше и для производителя и для потребителя. Эргономические показатели отражают удобство эксплуатации изделия человеком. Взаимодействие человека с изделием выражается через комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека. Это могут быть усилия для управления каким либо механизмом или агрегатом, освещенность, шум, влажность, запылённость, вибрация, излучения. Эстетические показатели характеризуют композиционное совершенство изделия. Это рациональность формы, сочетание цветов, стабильность товарного вида. Показатели транспортабельности выражают приспособленность изделия для транспортировки различным транспортом без нарушения его свойств. Патентно- правовые показатели характеризуют патентную защиту и патентную чистоту продукции и являются существенным фактором при определении конкурентоспособности. Экологические показатели отражают степень влияния вредных воздействий на окружающую среду, которые возникают при хранении, эксплуатации или потреблении продукции, например, содержание вредных примесей, вероятность выброса вредных частиц, газов, излучений при хранении и т. д. Показатели безопасности определяют степень безопасности эксплуатации и хранения изделия, то есть обеспечивают безопасность при монтаже, обслуживании, ремонте, хранении, транспортировке и потреблении продукции.   Управление качеством продукции Под управлением качеством продукции понимают постоянный, планомерный, целеустремлённый процесс воздействия на всех уровнях на факторы и условия, обеспечивающий создание продукции оптимального качества и полноценное её использование. Система управления качеством продукции представляет собой совокупность управленческих органов и объектов управления, мероприятий, методов и средств, направленных на установление, обеспечение и подержание высокого уровня качества продукции. Функции   системы управления  качеством  продукции: -   функция стратегического, тактического и оперативного управления; -   функция принятия решений, управляющих воздействий, анализа и учета, информационно-контрольные; - функции специализированные  и общие  для всей стадий жизненного цикла продукции; - функции управлении по научно-техническим, производственным, экономическим и социальным факторам и условиям; Политика в области качества может быть сформулирована в виде направления деятельности или долгосрочной цели и предусматривает: -   улучшение экономического положения предприятия; -   расширение или завоевание новых рынков сбыта; -   достижение технического  уровня  продукции,  превышающего  уровень ведущих фирм; -   ориентацию на удовлетворение требований потребителей определённых отраслей или регионов; -   освоение изделий, функциональные возможности которых реализуются на новых принципах; -   улучшение важнейших показателей качества продукции; -   снижение уровня дефектности изготовляемой продукции; -  увеличение сроков гарантии на продукцию; - развитие сервиса; Организация службы ОТК Задача отдела технического контроля Отдел технического контроля (ОТК) является структурным подразделением предприятия, главная задача которого препятствовать выпуску предприятием продукции, не соответствующей технической документации. ОТК контролирует качество изделий в соответствии со стандартами, техническими условиями, эталонами, конструкторской документацией, а также проверяет комплектность выпускаемой продукции. ОТК является самостоятельным отделом предприятия и возглавляется главным контролёром или главным контролёром качества. Начальник ОТК подчинён непосредственно директору предприятия. Все виды выпускаемой предприятием продукции могут быть допущены к заводским или государственным испытаниям или переданы заказчику только после приёма их ОТК и оформления в установленном порядке паспорта или формуляра, удостоверяющего качество изделия. Продукция, изготовленная с отступлением от чертежей, стандартов или ТУ, определяющих качество изделия, или при нарушении технологического процесса, является дефектной или браком. Основные задачи ОТК: - контроль за соответствием качества и комплектностью выпускаемой продукции требованиям действующей технической документации; - участие в разработке программ испытаний, максимально приближенных к условиям эксплуатации и гарантирующих надёжную проверку работоспособности изделия; - контроль за качеством продукции в процессе производства в соответствии с нормативно - технической и технологической документацией и производственными инструкциями; - клеймение принятой и маркировка забракованной продукции; - оформление принятой продукции и контроль за изъятием забракованной продукции; - окончательная техническая приёмка и испытание готовой продукции, проверка правильности заполнения и оформления паспортов и формуляров, удостоверяющих годность изделия; - проведение совместно с цехами, отделами и лабораториями анализа конструктивных, производственных и эксплуатационных дефектов, обнаруженных при изготовлении, сборке, эксплуатации узлов и агрегатов; - техническая приёмка поступающих на предприятие материалов, полуфабрикатов и комплектующих готовых изделий с предприятий поставщиков: оформление актов на недоброкачественные материалы; - контроль за комплектностью и упаковкой изделий, отправляемых с предприятия; - инспекторский контроль за состоянием инструментов, приспособлений и всех видов производственной оснастки и приборов; -  контроль на предприятии единства мер и состоянием измерительных средств; - технический учет брака, установление его причин и виновников, разработка совместно с цехами и отделами предприятия мероприятий по ликвидации брака, контроль за выполнением этих мероприятий. В системе обеспечения качества изделий важную задачу выполняет служба главного метролога, основной функцией которой является метрологическое обеспечение измерений , проводимых на предприятии. Метрологическое обеспечение — это установление и применении научных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.   Классификация видов технического контроля Виды технического контроля классифицируются в зависимости от объекта, контролируемых свойств объекта, технологии и отношения к производственному процессу, метода, характера и средств контроля. Виды технического контроля в зависимости от объекта определяют следующих исполнителей: рабочего, наладчика, бригадира, мастера, контролёра ОТК, мастера ОТК, работников лабораторий, ИТР служб предприятия. В зависимости от объекта предусмотрены следующие виды технического контроля: -   основных материалов; -   комплектующих изделий кооперированных поставок; -   обрабатывающего инструмента и технологической оснастки; -   измерительных инструментов и приборов; -   испытательных стендов; -   технологического оборудования; -   деталей и полуфабрикатов на разных стадиях готовности; -   готовых узлов и испытания изделия; -   сборке узловой, общей и монтажа; -   комплектации узлов и изделий; -   технической и сопроводительной документации; -   упаковки и консервации; -  отгрузки готовых изделий - квалификации исполнителей  и состояния технологической документации; -   качества выполняемых работ; -   хранения материалов и комплектующих изделий; -   эксплуатация изделия; -   прохождения рекламаций. В зависимости от контролируемых свойств объекта предусмотрены следующие виды технического контроля: -  контроль размеров; -  визуальный; -  специальный; -  физических свойств; -  механических свойств; -  химический контроль; -  металлографические исследования; -  испытание на надёжность. В зависимости от технологии и отношения к производственному процесс упредусмотрены следующие виды технического контроля: -  входной контроль; -  контроль технологического процесса; -  операционный; -  летучий; -  приёмочный; -  инспекционный; -  контроль у потребителя. В зависимости от применяемого метода технический контроль подразделяется: - сплошной, при котором проверяется вся партия; -  выборочный, когда решение о качестве всей партии применяется по результатам выборки; - статистические   методы  управления   качество   -   метод  регулирования технологического процесса по выборке. В зависимости от характера средств контроля технический контроль может быть: - ручной,  при котором  проверка всех параметров осуществляется контролёром ОТК при помощи универсальных измерительных средств; -  механизированный, который  связан с применением специальных приборов; - автоматизированный, осуществляемый без вмешательства человека. Порядок разработки контрольных операций в технологическом процессе Операции технического контроля являются неотъемлемой частью технологического процесса изготовления и сборки деталей, сборочных единиц и изделий. Разработка контрольных операций является также частью общего комплекса работ по технологической подготовке производства. Технологическая документация на контрольные операции разрабатывается технологами соответствующих служб главных специалистов предприятия (ОГМ, ОГТ) и технологическими бюро производственных цехов. Техническому   контролю   подлежат: -   технологические операции изготовления и сборки деталей и сборочных единиц, а также технологические операции, по которым ранее имелись отступления; -   технологические операции перед передачей изделия на термообработку или в другой цех для продолжения обработки; - после выполнения промежуточных операций, в процессе которых поверхности детали выполняются по 11- му квалитету и точнее; - форма и взаимное расположение поверхностей Операции   контроля   должны  содержать: - объём и последовательность контрольных операций в их сочетаниями с операциями обработки; -  технические требования на контрольные операции деталей и сборочных единиц; -   технологическую базу контроля, характер установки и крепления деталей; -  средства контроля, методы измерений и исполнителей операций контроля; - норму времени на операцию контроля. Лекция 5. Технологическое оборудование машиностроительного производства             Металлорежущие станки можно подразделить по ряду признаков. По степени универсальности их делят на универсальные, специализированные и специальные. Универсальные станки предназначаются для обработки сходных по конфигурации деталей, размеры которых могут изменяться в широких пределах. При этом на них выполняются самые разнообразные операции. Например, на универсальных токарных станках можно производить обработку наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей, нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание отверстий. Специализированные станки используются для выполнения более узкого круга операций. Например, для фрезерования шпонок (шпоночно-фрезерные станки), фрезерования шлицев (шлицефрезерные станки). На специальных станках обрабатывают детали одного типоразмера. К этим станкам можно отнести станок для нарезания зубчатых реек и др. По своему устройству металлорежущие станки подразделяются на автоматические и полуавтоматические. Автоматическим станком (автоматом) называется станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подаче материала на станок и контролю обрабатываемых деталей. Полуавтоматическим станком (полуавтоматом) называется автоматический станок, в котором часть движений не автоматизирована. В большинстве случаев эти движения, связанные с загрузкой заготовок и снятием обработанных деталей. Металлорежущим станком с ЧПУ называется станок, управляемый с помощью вычислительных устройств от программы управления, на которую нанесена вся необходимая информация по обработке детали (последовательность обработки, величины перемещений рабочего органа, режимы обработки и т.д.). В соответствии с заданной программой управления станок осуществляет все рабочие и вспомогательные движения рабочего органа для выполнения заданного технологического процесса обработки детали. Промышленный робот (автоматический манипулятор с программным управлением) является автоматической машиной (стационарной или передвижной), состоящей из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций. Гибкая производственная система (ГПС) - это совокупность (в равных сочетаниях) оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных моделей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени (возможность реализации "безлюдной технологии"), обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах их характеристик (в зависимости от серийности производства и других факторов). Роботизированный технологический комплекс - это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. На базе перечисленных технических средств могут быть реализованы гибкие производственные системы. "Безлюдное" (программируемое) производство является новым видом производства и характеризуется малым участием человека в производственном процессе и наличием преимущественно автоматического оборудования и промышленных роботов. Для функционирования "безлюдного" производства в течение длительного времени, например смены, требуется наличие адаптивных технологических и роботизированных систем, диагностических цепей и высокая надежность работы оборудования и систем управления. Под программным управлением обычно понимается управление с помощью систем, обеспечивающих быстрый переход на любую программу работы путем набора ее или записи условным кодом на программоносителе, с помощью которого она вводится в станок. Системы программного управления металлорежущим оборудованием можно подразделять на два основных класса: цикловые (или программно-путевого управления); с числовым управлением. Цикловая система программного управления (ЦСПУ) характеризуется полным или частичным программированием цикла работы станка и режима обработки. Станки с ЦСПУ отличаются простой системой управления, не требуют высококвалифицированного обслуживающего персонала, обладают большей производительностью, чем универсальные станки. Однако они имеют меньшие технологические возможности, чем станки с числовым управлением. Для их переналадки на новый вид деталей затрачивается большее время, чем при числовом управлении. Поэтому их разумно использовать при обработке простых деталей с длительностью обработки партии не менее смены Примеры станков с ЦСПУ - токарно-револьверный 1А341Ц вертикально-фрезерный 6530Ц и др. Под системой числового программного управления (СЧПУ) станком понимается совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления ЧПУ. Система ЧПУ характеризуется чаще всего программированием цикла, режимов обработки и путем перемещения рабочих органов станка. При этом вся необходимая информация представляется не в виде кулачков, копиров и упоров, а в виде последовательности букв и чисел, нанесенных в закодированном виде (алфавитно-цифровом коде) на программоноситель. Системы ЧПУ можно классифицировать по ряду признаков. Для нас наибольшее значение имеет их деление по следующим трем признакам: 1. по степени совершенства и функциональным возможностям; 2. по виду движения исполнительных механизмов станка, определяемого геометрической информацией в программе, 3. по числу потоков информации. По виду движения исполнительных механизмов станка, определяемого геометрической информацией в программе, системы ЧПУ подразделяются на позиционные, контурные, комбинированные и централизованные. Позиционная система ЧПУ - это система, обеспечивающая установку рабочего органа станка в позицию, заданную программой управления станком, чаще всего без обработки перемещения рабочего органа станка. Эти системы применяются для управления станками сверлильно-расточной группы. Контурная система ЧПУ представляет собой систему, которая обеспечивает автоматическое перемещение рабочего органа станка по траектории и с контурной скоростью, заданными программой управления станком. Основной особенностью контурных систем является наличие в каждый отдельный момент времени функциональной зависимости между скоростями перемещения рабочих органов станка по координатным осям. Контурные системы по сравнению с позиционными отличаются большей сложностью и стоимостью. Они в настоящее время являются более распространенными по сравнению с другими и используются чаще всего для управления токарными, фрезерными и другими станками при обработке деталей сложного профиля. Контурные системы подразделяются на несколько разновидностей новейшей из них, появившейся в конце 70-х годов, является оперативная система ЧПУ, построенная на базе современных ЭВМ. В оперативной системе ЧПУ расчет управляющей программы по минимальному объему исходных данных осуществляется на рабочем месте. Эти системы эффективно используются для управления металлорежущими станками при обработке упрощенной геометрической формы. Комбинированная система ЧПУ включает в себя контурные и позиционные системы. Используются в основном для управления многооперационными станками (обрабатывающими центрами). Автоматизированная система централизованного управления - это комплекс металлорежущего оборудования с ЧПУ, связанный единой автоматизированной транспортно-накопительной (транспортно-складской) системой и управляемой от ЭВМ. Лекция 6. Общие сведения о металлорежущих станках.  Под технологическим оборудованием понимается оборудование, предназначенное для выполнения различных технологических операций, необходимых для получения изделия необходимой точности и качества.                                                                 Классификация.  Металлорежущий станок – это технологическая машина, предназначенная для обработки металлов резанием. Термин металлорежущий станок является условным, поскольку обрабатывают заготовки не только из металла, но и из других материалов. Станки классифицируют по различным признакам, основные из которых следующие:  По виду выполняемых работ станки распределены по девяти группам, каждая из которых подразделяется на девять типов, объединенных общими технологическими признаками и конструктивными особенностями (таблица).        Моделям станков, выпускаемых серийно, присваивают цифробуквенное обозначение (три-четыре цифры и одна-две буквы).        Первая цифра – это номер группы, к которой относится станок. Вторая – номер типа станка. Третья и четвертая характеризуют один из главных параметров станка и обрабатываемой на нем детали (диаметр заготовки, размер стола). Буква после первой или второй цифр указывает на модернизацию станка. Буква, стоящая после цифр указывает на модификацию базовой модели станка.        Например, модель 7А36 означает: 7 – строгально-протяжная группа, 3 – поперечно-строгальный, 6 – максимальная длина обрабатываемой детали 600 мм, буква А – модернизация станка базовой модели 736.        Буква в конце обозначения модели указывает на класс точности станка (16К20П – повышенный класс точности). Нормальный класс точности в наименовании модели не указывается.        для станков с ЧПУ последние два знака – буква Ф с цифрой (система ЧПУ). Например, зубофрезерный полуавтомат с комбинированной системой ЧПУ – модель 53А20Ф4.        В конце обозначения модели могут быть буквы: Ц – цикловая система управления, Т – оперативная система управления, М – наличие инструментального магазина.  По степени универсальности станки подразделяют на универсальные, специализированные и специальные.        Универсальные станки – обработка деталей широкой номенклатуры в единичном или мелкосерийном производстве. Для них характерны широкий диапазон регулирования скоростей и подач. К универсальным станкам относятся токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, как с ручным управлением, так и с ЧПУ.        Специализированные станки используют для обработки детали одного наименования, но разных размеров. Например, станки для обработки муфт, труб, зубо- и резьбообрабатывающие. Для специализированных станков характерна быстрая переналадка сменных устройств и приспособлений. Применяются в серийном производстве.         Специальные станки служат для обработки детали одного наименования и размера. Применяются в крупносерийном производстве.        Для обозначения специализированных и специальных станков перед номером вводят индекс завода-изготовителя. По степени точности обработки станки делят на пять классов:        Н – нормальной точности (большинство универсальных станков).        П – повышенной точности. Станки изготовляют на базе станков нормальной точности, но требования к точности обработки ответственных деталей станка выше.        В – высокой точности, достигаемой за счет использования специальной конструкции отдельных узлов, высокой точности изготовления деталей станка.        А – особо высокой точности.        С – особо точные, или мастер-станки. на них изготовляют детали для станков класса точности В и А.        Станки классов точности В, А и С называют прецизионными. Их желательно эксплуатировать в термоконстантных цехах.         В зависимости от массы станки подразделяют на легкие (до 1 т.), средние (до 10 т.) и тяжелые (свыше 10 т.). В свою очередь тяжелые станки подразделяют на крупные (до 30 т), собственно тяжелые (до 100 т) и уникальные (свыше 100 т). По степени автоматизации различают станки с ручным управлением, полуавтоматы и автоматы. В станках с ручным управлением все операции осуществляет рабочий. Полуавтомат – станок, работающий по автоматическому циклу, для повторения которого требуется вмешательство рабочего.        В автомате все рабочие и вспомогательные движения станок осуществляет без участия рабочего. Требуется лишь периодический контроль качества обработки и подналадка. По расположению шпинделя станки делят на горизонтальные, вертикальные и наклонные. По степени концентрации операций станки подразделяют на одно- и многопозиционные. Концентрация операции – это возможность одновременной обработки на станке различных поверхностей заготовки многими инструментами. Многопозиционный многоинструментальный станок одновременно обрабатывает различные поверхности нескольких заготовок.        Особую группу составляют комбинированные станки, например, токарно-шлифовальные, строгально-фрезерные, строгально-шлифовальные. Размерные ряды станков         Для большинства станков стандартами установлены основные (главные) параметры, характеризующие размеры обрабатываемых деталей или размеры самого станка. Совокупность численных значений этих параметров образует размерный ряд станков одного типа, то есть подобных по конструкции, кинематической схеме и внешнему виду.        Размерные ряды станков строят по принципу геометрической прогрессии, в которой главный параметр станка (наибольший размер изделия, диаметр прутка, ширина стола, длина вырезаемого контура и т.п.) является членом ряда.        Это связано с тем, что необоснованное расширение номенклатуры выпускаемых станков, сходных по своему назначению, приводит к уменьшению серийности выпуска, возрастанию себестоимости изготовления и повышению расходов на эксплуатацию.   Движения в станках         При изготовлении деталей на станках инструмент или заготовка могут выполнять следующие движения: главное, подачи, деления, обкатки, дифференциальное и вспомогательное.        Главное движение резания DR обеспечивает снятие стружки с заготовки с наибольшей скоростью в процессе резания. Главное движение может быть вращательным и прямолинейным поступательным. Это движение может совершать, как заготовка, так и режущий инструмент.        В станках токарной группы главным движением является вращение заготовки. В сверлильных, фрезерных, шлифовальных станках главное движение сообщается режущему инструменту. У долбежных, строгальных и протяжных станков главным движением является возвратно-поступательное прямолинейное движение. Иногда главное движение получают сложением двух вращательных движений (инструмента и заготовки).   Движение подачи DS позволяет повести под режущую кромку инструмента новые части заготовки, тем самым обеспечить  снятие стружки со всей обрабатываемой поверхности. При лезвийной обработке задается в мм/мин.        Подачей S называется отношение расстояния, пройденного точкой на режущей кромке вдоль траектории этой точки в движении подачи, к соответствующему числу циклов (или долей цикла) другого движения во время резания. Под циклом движения понимается полный оборот, двойной ход или ход режущего инструмента (заготовки), а под долей цикла, например, угловой поворот на один зуб. В связи с этим существуют понятия подачи на один зуб SZ, подачи на оборот SO, подачи на ход SX, подачи на двойной ход S2X.        В зависимости от направления перемещения инструмента по отношению к заготовке различают движение подачи: продольное, поперечное, тангенциальное, вертикальное, круговое, радиальное и осевое.        Главное движение и движение подачи в совокупности называют основными движениями станка.        Движение деления реализуют для осуществления необходимого углового (или линейного) перемещения заготовки относительно инструмента.        Движение обката – это согласованное движение режущего инструмента и заготовки, воспроизводящее при формообразовании зацепление определенной кинематической пары. Движение обката необходимо для формообразования в зубообрабатывающих станках.        Дифференциальное движение добавляется к какому либо движению заготовки или инструмента. Для этого в кинематическую цепь вводятся суммирующие механизмы. Суммировать можно только однотипные движения: вращательное с вращательным, поступательное с поступательным.        Рассмотренные движения участвуют в формообразовании обрабатываемой детали. Однако на станке можно осуществлять и другие движения. Подвести  режущий инструмент к заготовке, заменить заготовку, переключить скорость или подачу. Такие движения называются вспомогательными, они подготавливают процесс резания, но сами в нем не участвуют. Осуществляются вспомогательные движения вручную или в автоматическом цикле.  Показатели технического уровня и надежности станков.         Каждый станок имеет определенные выходные параметры. к ним относятся производительность, точность, прочность, жесткость, виброустойчивость, стойкость к тепловым воздействиям, износостойкость, надежность, показатели качества, экономические и энергетические показатели. все они, взятые вместе, характеризуют технический уровень станка.        Производительность – это основной критерий количественной оценки станочного оборудования. Производительность станка характеризуется числом деталей, изготовленных на нем, в единицу времени. Для металлорежущих станков различают идеальную (технологическую) производительность, цикловую производительность (с учетом времени, затраченного на холостые ходы) и фактическую (реальную) производительность (с учетом времени, затраченного на смену инструмента, наладку и ремонт, то есть прочих потерь времени).        Технологическая производительность с уменьшением времени резания возрастает, что нельзя сказать о фактической производительности. До некоторого момента значение фактической производительности будет возрастать с ростом технологической. Но далее с ростом технологической производительности фактическая начнет падать. Так как, чем выше скорость обработки, тем быстрее начнет затупляться инструмент, чаще придется его заменять, переустанавливать, настраивать на размер, то есть прочие потери времени будут возрастать. Для повышения производительности рекомендуется не форсировать обработку, а применять многоинструментальную и многопозиционную обработку.        Расчеты на прочность деталей станка выполняются при его проектировании. Их производят по величинам допускаемых напряжений. коэффициентам запаса прочности или вероятности безотказной работы.        Наиболее просты и удобны расчеты по допускаемым напряжениям, их обычно используют для станков массового производства. Прочность деталей станков исключает их аварийные поломки. Поэтому допускаемое напряжение статически нагруженных деталей рассчитывают по пределу текучести и по пределу прочности.        Прочность деталей при циклически меняющихся напряжениях рассчитывают в зависимости от цикла нагружения с учетом факторов, влияющих на усталостную прочность: концентрации напряжений, размеров деталей, состояния поверхностного слоя. в этом случае за предел прочности принимают предел выносливости при симметричном цикле нагружения, как наиболее опасном.        Точность обработки на станке характеризуется значениями допущенных при обработке погрешностей. Погрешности обработки должны находиться в пределах допусков. Кроме того необходимо получить заданную шероховатость поверхности, которая непосредственно зависит от метода обработки и режимов резания.        Под действием сил, возникающих при резании, узлы станка деформируются и изменяют свое относительное положение. Точность обработки изделия при этом снижается. Следовательно точность станка зависит от жесткости его узлов. На конечную точность обработки большое влияние оказывает и точность измерительных устройств этого станка.        Критерий жесткости является одним из важнейших. Прецизионные станки заведомо проектируют более массивными, чем другое технологическое оборудование для тех же нагрузок и мощности.        Жесткостью узла называют его способность сопротивляться появлению упругих смещений под действием нагрузки. Величины упругих отжатий в узлах технологического оборудования связаны с упругими деформациями (растяжение, сжатие, изгиб), возникающими под действием приложенных к ним сил.        Меры по повышению жесткости станков направлены на создание конструкций, обеспечивающих повышение качества поверхностей стыков и сборки, уменьшение числа стыков и сокращение кинематических цепей, создание жестких рамных конструкций базовых узлов, создание в конструкциях с опорами и направляющими качения предварительного натяга.        В результате постепенного изменения поверхностей трения при взаимодействии двух сопряженных деталей происходит их изнашивание, то есть изменение размеров и формы. Для большинства деталей наиболее характерен абразивный износ. Микростружка, попадая в смазку или непосредственно на трущиеся поверхности, их разрушает.        Износ резко удорожает эксплуатацию машин в связи с необходимостью периодической проверки их технического состояния и ремонта, что связано с простоями оборудования.        Работа станка сопровождается тепловыделением, вызываемым процессом резания и трением в механизмах. В результате теплового воздействия возникают тепловые деформации, отрицательно влияющие на работоспособность станка. Понижается защитная способность масляного слоя в трущихся поверхностях, изменяются зазоры в подвижных соединениях, нарушается точность обработки.        Применяют следующие методы борьбы с тепловыми деформациями: выносят механизмы с повышенным тепловыделением за пределы станка, используют смазочно-охлаждающую жидкость, принудительно охлаждают узлы.        Под виброустойчивостью понимают способность конструкций работать в заданном диапазоне режимов обработки без недопустимых колебаний отдельных узлов и станка в целом. Вибрации ухудшают качество обрабатываемой поверхности, уменьшают долговечность оборудования, ограничивают технологические возможности. Основное распространение в машинах имеют вынужденные, параметрические и автоколебания.        Вынужденные колебания возникают под действием внешней периодически изменяющейся силы из-за дисбаланса вращающихся деталей, прерывистого процесса резания, ошибок в изготовлении зубчатых колес, внешних источников. Параметрические колебания возникают при наличии какого-либо переменного параметра, например, момента инерции поперечного сечения вала. Автоколебания, или незатухающие самоподдерживающие колебания, характеризуются тем, что их источник находится в самой колебательной системе. Причиной этих колебаний может являться переменность силы трения в зависимости от скорости перемещения столов по направляющим, самовозбуждающиеся колебания при резании. Наличие колебаний в станках обычно сопровождается шумом, который связан с соударением движущихся деталей.        Одним из основных параметров, определяющих энергетическую характеристику технологического оборудования, является коэффициент полезного действия. Для станков определяют КПД главного привода и КПД станка в целом.        Для станков с главным вращательным движением, например, токарных, КПД = 0.7 – 0.85, для станков с возвратно-поступательным главным движением, например, поперечно-строгальных, КПД = 0.6 – 0.7. Возможны два метода повышения КПД станка: 1) сокращение кинематических цепей, повышение качества изготовления, улучшение условий смазывания; 2) сокращение длительности холостых ходов, уменьшение массы узлов, замена трения скольжения на трение качения.        Номенклатура показателей качества определяется стандартами. Некоторые показатели качества приведены далее:        Показатели назначения – предельные размеры устанавливаемой заготовки и предельные размеры ее обрабатываемых поверхностей, наибольшая масса заготовки, наличие накопителей инструмента, точность позиционирования, количество управляемых координат, пределы частот вращений и подач, показатели силовой характеристики (наибольший крутящий момент, мощность привода главного движения), габаритные размеры и масса, класс точности станка и др.        Показатели надежности – установленная безотказная наработка в сутки, установленный срок службы до капитального ремонта, установленный ресурс по точности, среднее время восстановления.        Показатели экономного использования материалов и электроэнергии – удельная масса металла (кг/ед. производительности), удельный расход электроэнергии (кВт час/ед. производительности).        Эргономические показатели - уровень звука на рабочем месте, размер и расположение зон обслуживания.        Показатели технологичности – удельная трудоемкость изготовления станка.        Показатели стандартизации и унификации – коэффициенты применяемости по составным частям и по стоимости.        Патентно-правовые показатели – патентная чистота, патентная защищенность.        Показатель безопасности – обеспечивает соблюдение общих требований безопасности при эксплуатации станков.        В последнее время при выборе станочного оборудования часто пользуются понятием «цена-качество», что позволяет оценивать конкретную модель в сравнении с другой, имеющей аналогичные параметры.        Одной из основных проблем в машиностроении остается проблема надежности оборудования. Надежность – это свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени, обусловленное безотказностью и долговечностью изделий.        Работоспособность – это состояние изделия, при котором оно способно выполнять свои функции, сохраняя значения заданных выходных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.        Из-за недостаточной надежности оборудования промышленность несет огромные потери. За весь период эксплуатации затраты на ремонт и техническое обслуживание станка могут в восемь раз превысить его первоначальную стоимость.        Показатели безотказности и долговечности проявляются только при эксплуатации станка, зависят от качества его изготовления, условий эксплуатации, системы ремонта и технического обслуживания, квалификации обслуживающего персонала.         Безотказность – это свойство изделия непрерывно сохранять свою работоспособность в течение заданного промежутка времени. В это понятие не включаются техническое обслуживание, ремонт, подналадка.        Долговечность – свойство изделия сохранять свою работоспособность в течение гарантированного периода эксплуатации. Здесь учитываются техническое обслуживание и ремонты всех видов. Основным показателем долговечности изделия является срок службы до отказа (наработка на отказ). То есть,  это среднее время между двумя отказами (полная или частичная потеря работоспособности) технологического оборудования при условии выполнения предусмотренного обслуживания.        При оценке надежности изделия очень важны экономические показатели. Повышение безотказности и долговечности станков при их создании связано с дополнительными материальными затратами. Лекция 7. Типовые узлы и механизмы металлорежущих станков.         Несущую систему станка образует совокупность его элементов, через которые замыкаются силы, возникающие между инструментом и заготовкой в процессе резания. К основным элементам несущей системы станка относятся станина и корпусные детали (поперечины, плиты, столы, суппорты и т.п.).         Станина служит для монтажа деталей и узлов станка, относительно нее ориентируются и перемещаются подвижные детали и узлы.  Станины делят на горизонтальные и вертикальные (стойки). Форма сечения станин определяется многими факторами: расположением направляющих, условиями удаления стружки, условиями размещения резервуаров для масла и СОЖ и защитных устройств, требованиями к жесткости. Основным материалом для изготовления станин является чугун (для литых станин), сталь (для сварных), железобетон (для тяжелых станков). Для станин станков высокой точности применяется синтегран, изготовляемый на основе минеральных материалов и смол (характеризуется незначительными тепловыми деформациями).         Требуемое взаимное расположение узлов станка и возможность относительного перемещения инструмента и заготовки обеспечивают направляющие. Для перемещения узла направляющие должны допускать только одну степень свободы движения. Наибольшее распространение получили направляющие скольжения и качения.          По назначению и конструктивному исполнению направляющие можно классифицировать по следующим признакам: - по виду движения (главное движение, движение подачи, перестановки сопряженных вспомогательных деталей и узлов); - по траектории движения (прямолинейного и кругового движения); - по направлению перемещения узла (горизонтальные, вертикальные, наклонные); - по геометрической форме (плоские, призматические, цилиндрические, конические и т.п.).        Направляющие скольжения обычно изготовляют из серого чугуна. Износостойкость направляющих повышают поверхностной закалкой. Накладные направляющие изготовляют из закаленной стали.        По виду трения скольжения различают следующие направляющие: гидростатические (смазочный слой создается подачей масла под высоким давлением в специальные карманы), со смешанной смазкой (большинство направляющих движения подачи), с граничной смазкой (малые скорости скольжения), с воздушной смазкой (аэростатические).  Кроме того, в станках широко применяют направляющие качения (малое трение, не зависящее от скорости движения, хорошая равномерность движения, долговечность).        Защитные устройства для направляющих (щитки, ленты, гармошки) обеспечивают их надежную работу и предохраняют рабочие поверхности от попадания пыли, грязи, стружки.        Одним из основных узлов станка, во многом определяющим его точностные параметры, является шпиндельный узел.   Шпиндельные узлы металлорежущих станков различают по назначению, точности, габаритным размерам, передаваемой мощности, способу передачи крутящего момента на шпиндель, быстроходности и типу опор. Конструктивное исполнение опор шпинделя определяет класс точности станка. К этому узлу предъявляются высокие требования по точности вращения, виброустойчивости, быстроходности, несущей способности шпиндельных опор, их долговечности и допустимому нагреву.         Точность вращения шпинделя задается стандартами в зависимости от типа и класса точности и назначения станка.         Жесткость также обеспечивается стандартами на нормы жесткости. Но обычно считается нормой, если допустимый прогиб конца шпинделя численно не должен превышать одной трети допуска на радиальное биение.         Виброустойчивость должна обеспечивать заданную точность и качество обработки.         Быстроходность  и диапазон регулирования частоты вращения зависит от назначения, конструктивных и технологических особенностей станка.         Несущая способность шпиндельных опор обеспечивается правильным выбором их размеров, смазочного материала и метода его подачи.         Долговечность зависит от типа шпиндельных подшипников (у подшипников качения не менее 5000 часов, подшипники скольжения работают до допустимого износа).         Допустимый нагрев шпиндельных подшипников зависит от класса точности станка. Норма предельно допустимого нагрева  установлена только для опор качения станков нормальной точности.              Перечисленные требования могут быть обеспечены правильным выбором материалов и термической обработки, конструкции шпинделя и его опор, правильным назначением допусков размеров, правильной эксплуатацией.         В качестве опор шпинделя в станках используют подшипники качения и скольжения. Чаще всего шпиндели устанавливают на две опоры. В опорах качения применяют шариковые, роликовые и игольчатые подшипники качения, класс точности которых выбирают в зависимости от точности станка.  В опорах скольжения используют гидродинамические (смазка захватывается во время вращения шпинделя), гидростатические (подача смазки под давлением до начала вращения шпинделя),  воздушные или газовые (аэродинамические или аэростатические) и магнитные подшипники скольжения.         Решающими факторами, определяющими выбор материала шпинделя, являются твердость и износостойкость рабочих шеек и базирующих поверхностей фланцев, а также стабильность размеров и формы шпинделя в процессе его изготовления и работы.         Шпиндели станков нормальной и повышенной точности, устанавливаемые на подшипниках качения, изготовляют из сталей марок 40Х, 45, 50. В качестве основного метода упрочнения рекомендуется поверхностная закалка с индукционным нагревом до получения твердости 48 – 56 HRC. Когда закалка индукционным нагревом технологически трудна из-за сложной конструкции, используют объемную закалку, обеспечивая твердость 56 – 60 HRC. Если требуется обеспечить более высокую твердость (54 – 59 HRC), а объемная закалка затруднена или шпиндели будут использоваться на станках высокой и особо высокой точности (В и А), то применяют стали 40ХФА и 18ХГТ с последующим азотированием или 18ЖГТ и 20Х с последующей цементацией.        Шпиндели, устанавливаемые в подшипниках жидкостного трения, должны иметь высокую твердость и низкую шероховатость рабочих шеек (0.08 – 0.04 мкм). Основной метод упрочнения шпинделей этой группы – азотирование до твердости 63 – 68 HRC. Рекомендуемые в качестве материала для шпинделя стали типа 38ХВФЮА обеспечивают высокую стойкость азотированной поверхностей против задиров. Шпиндели относительно небольшого диаметра (до 80 мм) изготовляют из цементируемых марок сталей 18ХГТ и 12ХН3А; рабочие поверхности закаливают до твердости 56 – 60 HRC.         Для изготовления шпинделей прецизионных станков все чаще стали применять волокнистые композиционные материалы, в частности угле и стеклопластики. Легкость и прочность этих материалов позволяют повышать рабочие скорости шпиндельных узлов. Шпиндель из такого материала в шесть раз легче металлического, а величины тепловых деформаций уменьшаются на 20%.         Кроме того в настоящее время для изготовления шпинделя стали применять различные керамические материалы – карбиды, бориды, нитриды и некоторые оксиды. эти материалы отличаются высокими твердостью и прочностью при повышенных температурах, износо- и коррозионной стойкостью, малыми коэффициентами линейного расширения, тепло- и электропроводности, а также изоляционными свойствами.         Главной проблемой шпиндельных узлов с опорами качения является снижение стойкости дорожек качения подшипников из-за повысившейся частоты вращения шпинделя. Станкостроительные фирмы по-разному решают эту проблему. Например, используют подшипники из высокопрочной керамики. Смазывание подшипников осуществляют пластичной смазкой или масляным туманом. Избыточная температура таких подшипников снижается на 50 – 70% по сравнению с обычными опорами качения. Для получения высокой точности вращения шпинделя опоры станков  смазывают жидкой смазкой, подводимой от централизованной системы через специальные каналы.         В связи с освоением производства станков, характеристики которых не удается полностью обеспечить с помощью опор качения, возникла потребность в использовании шпинделей на аэростатических опорах. Узлы с аэростатическими опорами имеют электрический или пневматический привод. В особо точных станках двигатель разгоняет шпиндель до нужной частоты вращения, затем отключается, и процесс резания происходит при отключенном моторе. Это позволяет избежать вибраций, связанных с дисбалансом. Для обеспечения высоких частот вращения шпинделя применяют встроенные приводы.         Преимуществами пневмошпинделя являются его компактность, безопасность и удобство обслуживания, а также надежное охлаждение опор воздухом. К недостаткам следует отнести его малые мощность и КПД, зависимость частоты вращения от величины приложенной нагрузки, высокий уровень шума.         Отличие шпиндельных узлов с гидростатическими опорами – высокая точность вращения. Они могут быть выполнены быстроходными при сравнительно высокой жесткости. Кроме того, они характеризуются отсутствием износа, способностью выдерживать высокие нагрузки, демпфирующей способностью и отсутствием металлического контакта при пуске шпинделя. Поэтому такие шпиндельные узлы применяются, прежде всего, в тяжелых станках.         Недостатками гидростатических опор являются необходимость применения циркуляционной смазки, тщательная фильтрация масла, необходимость охлаждения рабочей жидкости, значительные потери мощности при работе на холостом ходу.  Лекция 8.  Токарные и фрезерные станки  Токарная обработка материалов заключается в обработке тел вращения режущим инструментом, движущимся вдоль оси вращения заготовки.  При поступательном движении резца, с поверхности заготовки снимается слой материала.  Исторически сложилось так, что обработка "круглых" деталей требовалась практически во всех отраслях народного хозяйства. Первые токарные станки были очень примитивные: заготовку вращали при помощи ножного привода, а режущий инструмент держали в руках с упором на подставку. На таких станках можно было обрабатывать только мягкие материалы, например, такие как дерево. Токарный станок Петра I. В конце 19 века, с появлением машин, стали использовать паровые, а затем и электрические двигатели для вращения обрабатываемых деталей. Важным достижением того времени явилось то, что были разработаны и внедрены держатели режущего инструмента. Инструмент закреплялся в специальной обойме, а обойму оператор мог перемещать как параллельно, так и перпендикулярно заготовке, вращая определённые ручки. Такие приспособления стали называться "суппорт токарного станка".  Токарный станок начала 20 века. Современные токарные станки позволяют в автоматическом режиме перемещать режущий инструмент в заданных направлениях. К достоинствам современных токарных станков относится так же возможность нарезания резьбы практически любого профиля и заданной точности. Поэтому современные станки называются "Токарно-винторезные станки". Устройство и основные узлы токарного станка. Большинство токарных станков имеют практически одинаковую конструкцию и различаются только габаритами и расположением органов управления. На рисунке показан типовой токарный станок и его основные узлы.  Ось токарного станка - виртуальная ось, проходящая через ось вращения заготовки параллельно станине.  Передняя тумба и задняя тумба - литые чугунные тумбы, служащие подставками для узлов и механизмов станка. В настольных станках тумбы не используются. Станина - основная часть, остов токарного станка. Станину, обычно, изготавливают цельнометаллической путём отливки из чугуна. Станина крепится к тумбам станка. Большой вес станины снижает вибрации от электропривода станка и вибрации, возникающие в процессе обработки деталей. В нижней части станины, внутри или сзади токарного станка устанавливается двигатель электропривода. Электрический шкаф - шкаф, внутри которого расположены элементы электрической схемы станка, а на наружной панели включатели главного электродвигателя, компрессора для охлаждающих жидкостей, вольтметр и индикаторные лампочки. Передняя бабка - заключает в себя набор шестерён, рычагов, валов и механизмов для изменения скорости вращения заготовки и скорости подачи режущего инструмента. Гитара - составная часть передней бабки, в которой расположены сменные шестерни для настройки привода инструмента при нарезании резьбы (в современных станках смена шестерён не требуется).  Шпиндель - основной вал вращения заготовки. На шпинделе могут устанавливаться крепёжные приспособления, такие как патрон, центр, цанга и тому подобные. Патрон - наиболее распространённое крепёжное приспособление для заготовок. Суппорт - приспособление для крепления обрабатывающего инструмента и перемещения инструмента в заданных направлениях. Фартук - передняя крышка суппорта.  Задняя бабка - приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах), или для крепления инструментов, таких например как метчик, плашка при нарезании резьбы и прочих приспособлений.  Передняя бабка На фронтальной поверхности передней бабки расположены рычаги переключения скорости вращения шпинделя и скорости подачи режущего инструмента.  Шильдики - пояснительные таблички. На токарных станках, на шильдиках указаны зависимость скорости перемещения или вращения узлов станка от выбранных положений рукояток установки. Рукоятки установки скорости шпинделя - в зависимости от положения этих рукояток изменяется скорость вращения шпинделя. Рукоятки можно перемещать только на остановленном станке. Делительный рычаг - Рычаг переключения скорости вращения шпинделя. Рычаг имеет три положения. В крайнем левом положении шпиндель станка вращается с нормальной скоростью установленной рукоятками установки скорости шпинделя. В вертикальном (нейтральном) положении шпиндель не вращается. В крайнем правом положении шпиндель вращается со скоростью в 10 раз ниже заданной. Переключать этот рычаг можно только на остановленном станке. Рукоятки установки скорости подачи - этими рукоятками устанавливается скорость перемещения режущего инструмента при обработке деталей, а так же перемещение режущего инструмента за один оборот шпинделя при нарезании резьбы. Рукоятки можно перемещать только на остановленном станке. Шпиндель - стальная толстостенная труба. Шпиндель служит для передачи вращения от электропривода, через систему шестерён, к обрабатываемой детали. Входная часть шпинделя на поверхности имеет резьбу для установки крепёжных патронов, а входное отверстие имеет форму конуса для установки центров или других крепёжных приспособлений. Следует заметить, что у разных моделей станков, число и положение рукояток настройки скорости вращения и перемещения могут отличаться от показанных на рисунке. Для конкретной модели токарного станка следует внимательно ознакомиться с обозначениями на шильдиках или прочитать инструкцию по эксплуатации станка.  Задняя бабка Задняя бабка - приспособление для крепления заготовки (при обработке в центрах), или для крепления инструментов, таких например как метчик, плашка при нарезании резьбы; свёрл или сверлильного патрона при сверлении отверстий.  Основание - деталь задней бабки, её остов. Основание а, следовательно, и вся задняя бабка, может свободно перемещаться в горизонтальной плоскости по станине вдоль оси станка. На основании крепится корпус задней бабки. Корпус задней бабки - узел, содержащий в себе функциональные механизмы задней бабки. Винт регулировки положения задней бабки - предназначен для небольшого перемещения корпуса задней бабки в горизонтальной плоскости в поперечных направлениях. Используется в случаях, когда нужно совместить центр заготовки с центром задней бабки (сделать соосными) или при обработке конических деталей. Пиноль - подвижной стальной цилиндр. Входное отверстие пиноли имеет коническую форму и предназначено для крепления оправок, приспособлений, центров и тому подобное, в зависимости от выполняемой работы.  Рукоятка фиксации пиноли. При работе токарного станка могут возникать вибрации, которые приводят к самопроизвольному перемещению пиноли. Чтобы зафиксировать пиноль в заданной позиции и служит ручка фиксации. Колесо перемещения пиноли - при вращении этого колеса по часовой стрелке, пиноль выезжает из корпуса задней бабки, а при вращении колеса против часовой стрелки, пиноль заходит внутрь корпуса задней бабки. Рукоятка фиксации задней бабки. Для перемещения задней бабки вдоль станины рукоятку фиксации следует отпустить (сдвинуть рукоятку назад). Для фиксации задней бабки, после её перемещения, ручку фиксации следует потянуть на себя до упора. При этом задняя бабка будет зафиксирована в нужном положении и не сможет самопроизвольно перемещаться по станине вследствие нагрузок на пиноль или паразитных вибраций. Суппорт Суппорт токарного станка предназначен для закрепления и перемещения режущего инструмента. Поворотный резцедержатель - приспособление для закрепления и смены режущего инструмента. Ручка крепления резцедержателя - предназначена для смены режущего инструмента. Для смены инструмента ручку поворачивают против часовой стрелки (от себя), при этом затяжная головка ослабляет фиксацию резцедержателя и происходит его поворот. Для фиксации резцедержателя следует повернуть ручку крепления резцедержателя по часовой стрелке (на себя) до упора. Верхние салазки - механизм перемещения резцедержателя в заданном направлении. Верхние салазки можно поворачивать (в параллельной плоскости) относительно оси станка на заданный угол. Об этом будет подробно рассказано в теме "Обработка конических поверхностей". Рукоятка перемещения верхних салазок - вращение этой рукоятки перемещает верхние салазки в горизонтальной плоскости. Поперечные салазки - предназначены для перемещения режущего инструмента в горизонтальной плоскости строго перпендикулярно оси станка. Рукоятка перемещения поперечных салазок - вращение этой рукоятки по часовой стрелке приводит к перемещению поперечных салазок вперёд (к оси станка), а против часовой стрелки назад (от оси станка). Продольные салазки - устройство перемещения режущего инструмента строго параллельно оси станка. Колесо перемещения продольных салазок - вращение этого колеса против часовой стрелки приводит к горизонтальному перемещению режущего инструмента справа налево, а по часовой стрелке - слева направо. Включатель винтовой подачи - используется только при нарезании резьбы резцом. Во всех остальных режимах обработки деталей этот включатель заблокирован. Переключатель подач - многопозиционный рычаг для включения автоматического перемещения режущего инструмента в заданном направлении.  В положении 0 - (нейтраль) суппорт стоит на месте; в положениях 1 или 2 перемещаются поперечные салазки (вперёд или назад соответственно); в положении 3 или 4 перемещаются продольные салазки (влево или вправо соответственно). Переключатели подач могут иметь и другую конструкцию, например, иметь два рычага. Один включает продольную, а другой поперечную подачи. Приводные валы и механизмы   Для автоматического перемещения элементов суппорта, а так же для оперативного включения и выключения вращения шпинделя в токарном станке предусмотрено несколько приводных валов и соответствующих механизмов.  Механизмы включения - выключения различных приводов находятся в суппорте под фартуком.  Вал включения шпинделя - имеет на себе две ручки включения шпинделя. Одна ручка расположена слева от оператора станка, а вторая справа. Обе ручки жёстко закреплены на валу. При перемещении любой из этих ручек вверх происходит включение станка, и шпиндель начинает вращаться против часовой стрелки (рабочее, прямое вращение). В среднем положении ручек - станок выключен. При перемещении ручек вниз шпиндель начинает вращаться по часовой стрелке (обратное вращение). Зубчатая рейка - составная часть механизма ручного перемещения суппорта в продольном направлении. При вращении колеса перемещения продольных салазок происходит зацепление зубчатого колеса связанного с осью вращения колеса и зубчатой рейкой, при этом происходит перемещение суппорта. Вал подачи - Этот вал предназначен для автоматического перемещения режущего инструмента. Вал по всей рабочей длине имеет продольный паз, служащий для зацепления с механизмом перемещения. При работающем станке этот вал постоянно вращается. Ручкой переключения подач включается механизм выбранного перемещения. Вал резьбовой (Винт) - предназначен для привода суппорта в продольном направлении при нарезании резьбы резцом. Вращение этого вала происходит только в режиме нарезания резьбы. Лимбы Лимб - это кольцо (или плоская шайба) с нанесёнными на его поверхности рисками, расположенными на равных расстояниях друг от друга. На определённом интервале, например через каждые 10 рисок, нанесены цифры, указывающие определённую величину градуировки лимба. Лимб может быть отградуирован в миллиметрах, градусах или других метрических величинах. На рисунке показан лимб, расположенный на механизме перемещения поперечных салазок. Вращение лимба происходит совместно с вращением рукоятки перемещения инструмента. Каждая десятая риска на лимбе пронумерована 0, 1, 2 ..19. Всего лимб имеет 200 рисок. В данном случае при повороте рукоятки, например, на 10 делений (от 0 до 1) рабочий инструмент переместится на 1 миллиметр.  Разные станки имеют разную градуировку лимбов, поэтому следует справляться в инструкции по эксплуатации конкретного станка. Если нет возможности узнать эту информацию, то можно определить величину перемещения самостоятельно. Для этого следует проточить деталь и измерить полученный размер, затем снова проточить деталь, повернув рукоятку на десять делений и снова измерить размер, полученный после проточки. Разница между предыдущим и последним измерением как раз и будет величина перемещения инструмента при повороте на 10 делений. Кольцо лимба можно поворачивать на оси механизма, удерживая рукоятку перемещения. Это бывает необходимо для установки точки отсчёта при обработке, обычно устанавливается значение 0. Основные типы и характеристики токарных станков   Токарные станки имеют определённые характеристики, которые следует учитывать при изготовлении на них тех или иных деталей: Диаметр обработки над станиной D - максимальный диаметр заготовки, которую можно установить и обработать на станке Расстояние между центрами L - максимальная длина заготовки, которую можно установить и обработать на станке. Диаметр отверстия шпинделя d - диаметр отверстия, через которое может пройти заготовка (пруток). Обработка и методы формообразования поверхностей деталей на фрезерных станках. Фрезерование - высокопроизводительный метод формообразования поверхностей многолезвийным режущим инструментом – фрезами. На фрезерных станках можно производить отрезку заготовок; черновое, получистовое и чистовое фрезерование горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей; уступов, пазов (прямоугольных, шпоночных, Т-образных, «ласточкин хвост»); фасонных, винтовых и зубчатых поверхностей на деталях разнообразных типов, размеров и назначения. Фрезерная обработка поверхностей деталей осуществляется при непрерывном вращательном главном движении инструмента и чаще всего поступательном движении подачи заготовки. Для отдельных конкретных случаев движение подачи заготовки может быть круговым или винтовым. Формообразование поверхностей при фрезеровании происходит по методу касания и в некоторых случаях – по методу касания и копирования. Типаж станков фрезерной группы обширен; в производственных условиях станки выбираются в зависимости от вида выполняемых работ, типа обрабатываемой заготовки и серийности производства. Горизонтально- и вертикально-фрезерные консольные станки широко применяют в индивидуальном и мелкосерийном производствах для выполнения разнообразных фрезерных работ на заготовках небольших размеров и массы. В серийном производстве для обработки крупных корпусных заготовок рационально использовать одно- и двухстоечные продольно-фрезерные станки. Карусельно- и барабанно-фрезерные станки обеспечивают высокую производительность и широко применяются в крупносерийном и массовом производствах. Для высокопроизводительного непрерывного фрезерования заготовок небольших размеров предназначаются карусельно-фрезерные станки. Более крупные заготовки обрабатываются на барабанно-фрезерных станках, такие станки широко применяют, например, в автотракторной промышленности. Для получения деталей со сложными фасонными поверхностями в условиях индивидуального и мелкосерийного производства предназначены копировально-фрезерные станки. На базе универсальных горизонтально- и вертикально-фрезерных станков созданы фрезерные станки с ЧПУ, которые позволяют полностью автоматизировать цикл обработки самых различных заготовок в мелкосерийном производстве. Горизонтально-фрезерные и вертикально-фрезерные станки относят к универсальному виду оборудования. Схемы компоновок вертикально-фрезерного и горизонтально-фрезерного станков представлены на рис.4.1 (обозначения аналогичных узлов станков приняты для схем «а» и «б» одинаковыми).                 В станине 1 (рис.4.1,б) горизонтально-фрезерного станка размещена коробка скоростей 2 и вмонтирован шпиндель 8, в котором закрепляют режущий инструмент. На горизонтально-фрезерных станках в основном используют насадные фрезы (цилиндрические, дисковые, угловые), которые можно закреплять с помощью центровой оправки, вставляемой в коническое отверстие шпинделя. На направляющей хобота 10 станка монтируют подвески 11, поддерживающие правый консольный конец оправки. Фреза со шпинделем совершает главное вращательное движение. Движение на фрезу передается от шпинделя через шпонку. Заготовку устанавливают в приспособлении, которое закрепляется на столе 7. При небольшом объеме производства в качестве приспособления применяют универсальные машинные тиски, прижимные планки и т.п. В массовом производстве используют специальные приспособления с механизированным приводом. При обработке на горизонтально-фрезерном станке, как правило, используют продольную подачу, которую заготовка совершает вместе со столом при его перемещении по направляющим поперечных салазок 6. Реже используют поперечную и вертикальную подачи. Поперечная подача осуществляется при перемещении поперечных салазок по направляющей консоли 5, а вертикальная – при перемещении консоли по вертикальным направляющим станины. На универсальных горизонтально-фрезерных станках имеется дополнительная поворотная плита, которая позволяет поворачивать стол с заготовкой вокруг вертикальной оси на определенный угол по отношению к направлению продольной подачи. На рис.4.1,а представлена схема компоновки вертикально-фрезерного станка. По вертикальным направляющим станины 1 станка перемещается консоль 5. Установочное вертикальное положение консоли зависит от габаритных размеров заготовки. Заготовка, установленная на столе станка, может получить движение подачи в трех направлениях: продольном вместе со столом 7; поперечном вместе с салазками 6; вертикальном вместе с консолью. Перемещение поперечных салазок и продольного стола осуществляется шаговыми электродвигателями с гидроусилителями. В консоли размещается привод - коробка подач 4. При обработке на вертикально-фрезерном станке в основном используют продольную и поперечную подачи в зависимости от пространственного расположения обрабатываемой поверхности заготовки. Вертикальную подачу на этом станке используют очень редко. На вертикально-фрезерных станках шпиндель 8 вмонтирован в поворотную фрезерную головку 9, его можно поворачивать вокруг горизонтальной оси вместе со шпиндельной головкой. Вертикально-фрезерные станки с ЧПУ, которые проектируются на базе универсальных станков, позволяют осуществлять программированные перемещения салазок, стола, шпинделя и автоматически устанавливать заготовку относительно инструмента по заданным координатам. Для обработки на фрезерных станках в качестве режущего инструмента используют фрезы различных типов. Тип фрезы для каждого конкретного случая обработки выбирается в зависимости от вида обрабатываемой поверхности заготовки и модели используемого оборудования. Цилиндрические и дисковые односторонние фрезы имеют режущие кромки, расположенные на наружной цилиндрической поверхности. У дисковых двухсторонних, торцовых насадных, угловых, шпоночных и концевых фрез режущие зубья располагаются на наружной цилиндрической и одной торцовой поверхностях. У дисковых трехсторонних фрез зубья расположены на наружной цилиндрической поверхности и двух торцах. Соответственно, такими инструментами можно одновременно обработать одну, две или три плоскости. В зависимости от типа режущего инструмента различают: 1) периферийное фрезерованиелезвийным инструментом; 2) торцовое фрезерование лезвийным инструментом; 3) охватывающее фрезерование инструментом, зубья которого расположены на внутренней поверхности его корпуса. Конструктивно фрезы изготавливаются либо с осевым отверстием (насадные), либо с коническим или цилиндрическим хвостовиком (концевые). Эта конструктивная особенность обусловливает способ крепления инструмента на станке (рис.4.2). Насадные фрезы закрепляют на оправках 5, хвостовые – в отверстие шпинделя напрямую или через переходную втулку 3. При этом инструмент вместе с втулкой жестко крепится к шпинделю 2 специальным длинным резьбовым элементом 1, называемым шомполом. Некоторые наиболее распространенные схемы фрезерования различных поверхностей на универсальных фрезерных станках показаны на рис.4.3. Продольно-фрезерные станки предназначены для обработки крупных корпусных деталей в серийном производстве. На продольно-фрезерных станках торцовыми насадными и концевыми фрезами обрабатывают вертикальные, горизонтальные, наклонные плоскости, пазы и уступы. Конструктивно такие станки могут выполняться одно- и двухстоечными. На двухстоечных продольно-фрезерных станках (рис.4.4) одновременно несколькими фрезами производят обработку одной или нескольких заготовок.  Стол продольно-фрезерного станка вместе с заготовкой (заготовками) обеспечивает продольную подачу, перемещаясь только в продольном направлении по продольным направляющим станины. На двух вертикальных стойках, смонтированных на станине, в ходе предварительной настройки станка устанавливают на нужной высоте левую и правую шпиндельные бабки. По вертикальным направляющим стоек движется траверса, несущая еще две шпиндельные бабки - вертикальные. По мере необходимости для фрезерования наклонных поверхностей некоторые шпиндельные бабки при настройке могут быть повернуты на определенный угол. В процессе работы все шпиндельные бабки зафиксированы в нужном положении и неподвижны. Фрезерные шпиндели при наладке могут перемещаться вдоль своих осей. Конструкция шпиндельных бабок предусматривает возможность работы шпинделей с различными скоростями. Для обеспечения более высокой жесткости станка и, следственно повышения точности обработки, стойки соединены консолью. На базе универсальных горизонтально-, вертикально- и продольно-фрезерных станков могут быть созданы станки с ЧПУ, которые сочетают широкие технологические возможности базовой конструкции с достоинствами автоматизированного цикла обработки.  Обработка заготовок на карусельно-  и барабанно-фрезерных станках В крупносерийном и массовом производстве для высокопроизводительного непрерывного фрезерования заготовок небольших размеров (рычаги, кронштейны и т.д.) применяют карусельно-фрезерные станки (рис.4.5). На станине 1 карусельно-фрезерного станка смонтирована стойка 8 с вертикальными направляющими, по которым перемещается и закрепляется на необходимой высоте фрезерная головка 6 с двумя шпинделями 5. Поскольку на станках такого типа чаще всего обрабатывают горизонтальные плоскости, то в качестве режущего инструмента используют преимущественно торцовые насадные фрезы 4, которые закрепляют в шпинделях. Станок имеет круглый вращающийся стол 2. Стол смонтирован на салазках, поэтому при настройке станка он вместе с ними может перемещаться вдоль поперечных направляющих станины. В рабочем состоянии стол медленно и непрерывно вращается вокруг вертикальной оси. На столе равномерно по окружности располагаются приспособления 3. Обработка на карусельно-фрезерном станке происходит без остановки станка при непрерывном вращении стола. Заготовки устанавливают в приспособления и снимают на ходу, когда они находятся в загрузочной позиции. Стол, вращаясь, транспортирует заготовку в рабочую зону, где она последовательно проходит черновую и чистовую стадии обработки инструментами, установленными в двух шпинделях фрезерной головки и настроенными на получение определенного размера (предварительно и окончательного) обрабатываемой поверхности. Пройдя полный круг, заготовка вновь попадает в загрузочную зону, где ее снимают с приспособления, и на ее место устанавливают следующую. На барабанно-фрезерных станках фрезеруют в основном вертикальные плоскости заготовок. Обработка производится в два этапа – предварительная и окончательная. Движение подачи заготовки при этом, как и на карусельно-фрезерном станке, также является вращательным и осуществляется за счет непрерывного вращения стола (барабана), но ось вращения расположена горизонтально (рис.4.6). Заготовки закрепляются в приспособлениях на гранях барабана. Станок имеет две пары фрезерных головок, в которых устанавливаются торцовые насадные фрезы со вставными резцами. Фрезы, установленные в верхних фрезерных головках, осуществляют черновую обработку поверхностей, а в нижних – чистовую. На барабанно-фрезерных станках обрабатываются довольно крупные заготовки, станки такого типа широко применяют, например, в автотракторной промышленности. Карусельно- и барабанно-фрезерные станки обеспечивают высокую производительность, в первую очередь, за счет значительного сокращения вспомогательного времени, поэтому они рекомендуются к применению в крупносерийном и массовом производствах.   опировально-фрезерные станки используются в индивидуальном и мелкосерийном производствах и предназначены для получения деталей со сложными фасонными поверхностями, образованными при движении прямолинейной образующей по криволинейной замкнутой направляющей, а также для обработки объемных фасонных поверхностей. Примерами деталей, имеющих подобные поверхности, могут служить штампы и пресс-формы. Для получения фасонных поверхностей такого вида заготовка и инструмент должны совершать сложное относительное движение. Такое движение можно получить на копировально-фрезерных станках и станках с программным управлением. На столе станка обычно монтируют стойку для закрепления заготовки и стойку для установки копира. Стол имеет возможность двигаться по направляющим станины. На станине справа находится вертикальная стойка, имеющая вертикальные направляющие. По этим направляющим «ходит» поперечина. Шпиндельная бабка и жестко соединенная с ней копировальная головка могут перемещаться по горизонтальным направляющим поперечины. Копир изготавливается идентичным обрабатываемой детали; его размеры должны соответствовать размерам готовой детали, а профиль должен быть ответным профилю, заданному на конструкторском чертеже обрабатываемой детали. По контуру копира перемещается щуп, радиус закругления которого и радиус закругления концевой фрезы, производящей обработку, должны быть равны. Заданный контур обрабатываемой поверхности согласно схеме, представленной на рис.4.7, будет получен в результате сложения двух взаимно-перпендикулярных движений шпиндельной бабки. В пределах заданного участка профиля шпиндельная бабка имеет вертикальную подачу постоянную по направлению и по величине. Величина горизонтальной подачи зависит от командных импульсов, получаемых от копировальной головки. Таким образом, производят контурное фрезерование фасонных поверхностей. Обработку пространственных фасонных поверхностей осуществляют параллельными рабочими ходами. Отдельный рабочий ход – контурное фрезерование; в конце каждого рабочего хода должно производиться смещение фрезы относительно заготовки на величину заданного шага, и затем выполняется следующий рабочий ход. Более высокая точность обработки заготовок с линейчатыми и пространственными фасонными поверхностями достигается при обработке на фрезерных станках с ЧПУ. В этих станках относительные перемещения заготовки и инструмента задаются определенной программой. При этом отпадает необходимость изготовления и хранения многочисленных копиров, а сам процесс обработки становится более производительным при меньших затратах. Многооперационные станки позволяют производить обработку различными технологическими методами. Так, например, возможна обработка заготовки последовательно несколькими разнотипными инструментами: сверлами, фрезами и т. д. На рис.4.8 представлены соответственно схема компоновки многооперационного фрезерно-сверлильно-расточного станка с револьверной головкой и инструментальным магазином. Согласно рисунку, по горизонтальным направляющим станины 5 в поперечном направлении перемещаются салазки. По направляющим салазок движется стол, имеющий поворотную часть. По вертикальным направляющим стойки перемещается шпиндельная бабка 2 со шпинделем. В инструментальном магазине находятся разнотипные инструменты, необходимые для обработки данной заготовки. По программе они подаются автоматической рукой в шпиндель и в нем закрепляются. После окончания обработки инструмент также автоматически возвращается в магазин.                 Продольная, поперечная и круговая подачи заготовки и вертикальная подача инструмента осуществляются по программе. Большое число инструментов, которое можно разместить в магазине, автоматическое управление подачами по четырем координатам дают возможность обрабатывать большое число поверхностей корпусных деталей с разных сторон. Лекция 9.          Сверлильные и шлифовальные станки. Сверлильные станки предназначены для сверления отверстий, нарезания в них резьбы метчиком, растачивания и притирки отверстий, вырезки дисков из листового материала и т. д. Эти операции производятся сверлами, зенкерами, развертками и дру­гими подобными инструментами. Существуют следующие типы универсальных сверлильных станков. 1. Одношпиндельные настольно-сверлильные станки приме­няются для обработки отверстий малого диаметра. Станки нахо­дят широкое применение в приборостроении. Шпиндели этих стан­ков вращаются с большой частотой. 2. Вертикально-сверлильные станки (основной и наиболее распространенный тип) применяются преимущественно для обра­ботки отверстий в деталях сравнительно небольшого размера. Для совмещения осей обрабатываемого отверстия и инструмента на этих станках предусмотрено перемещение заготовки относи­тельно инструмента. 3. Радиально-сверл,ильные станки, применяемые для сверле­ния отверстий в деталях больших размеров. На радиально-сверлильных станках совмещение осей отверстий и инструмента дости­гается перемещением шпинделя станка относительно неподвиж­ной детали. 4.Многошпиндельные сверлильные станки, которые обеспе­чивают значительное повышение производительности труда по сравнению с одношпиндельными станками. 5. Горизонтально-сверлильные станки для глубокого сверле­ния. К группе сверлильных станков можно также отнести центро­вальные станки, которые служат для получения в торцах загото­вок центровых отверстий. Основными размерами сверлильных станков являются: наи­больший условный диаметр сверления, размер конуса шпинделя, вылет шпинделя, наибольший ход шпинделя, наибольшие рассто­яния от торца шпинделя до стола и до фундаментной плиты и др.  ВЕРТИКАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК 2Н118 Характеристика станка. Наибольший диаметр сверления 18 мм; конус шпинделя Морзе № 2; наибольшее осевое перемещение шпинделя 150 мм; вылет шпинделя 200 мм; расстояние от конца шпинделя до стола может изменяться в пределах 0—650 мм; час­тота вращения шпинделя 177—2840 об/мин; количество частот вращения шпинделя —9; подача 0,1—0,56 мм/об; количество подач — 6; мощность электродвига­теля главного движения 1,5 квт; частота вращения вала электродвигателя 1420 об/мин; габаритные размеры 870 X 590 X 2080 мм; масса станка 450 кг. Станок (рис. 142) является универсальным вертикально-свер­лильным и относится к новой конструктивной гамме вертикально-сверлильных станков средних размеров: 2Н118, 2Н125, 2Н135 и 2Н150 с условным диаметром сверления соответственно 18, 25, 35 и 50 мм. Станки этой гаммы широко унифицированы между собой. По сравнению с ранее выпускавшимися станками (с индек­сом А) станки новой гаммы имеют более удобное расположение рукояток управления коробками скоростей и подач, лучший внешний вид, более простую технологию сборки и механической обработки ряда ответственных деталей, более совершенную сис­тему смазки. Агрегатная компоновка и возможность автомати­зации цикла обеспечивают создание на их .базе специальных станков. Станок 2Н118 Движения в станке. Главное движение (вращение шпинделя) осуществляется от вертикально расположенного элек­тродвигателя (N = 1,5 квт; n = 1420 об/мин) через зубчатую передачу  и коробку скоростей. Коробка скоростей при помощи двух тройных блоков зубчатых колес сообщает шпин­делю девять различных значений частот вращения шпинделя. В случае необходимости можно сдвинуть диапазон частот враще­ния шпинделя вверх или вниз путем изменения передаточного отношения зубчатой передачи, расположенной между электро­двигателем и коробкой скоростей. Последний вал коробки скорос­тей представляет собой полую гильзу, шлицевое отверстие кото­рой передает вращение шпинделю станка. РАДИАЛЬНО-СВЕРЛИЛЬНЫЙ СТАНОК 2Н55 Станок предназначен для сверления, зенкерования и развертывания отверстий и нарезания резьбы в заготовках круп­ных деталей при единичном и серийном производстве. Станок удо­бен для многоинструментальной обработки. Совмещение оси отверстия заготовки с осью шпинделя достигается перемещением шпиндельной головки (бабки) относительно неподвижной детали по направляющим траверсы (рукава) и поворотом траверсы вме­сте с поворотной наружной колонной вокруг неподвижной вну­тренней колонны. Характеристика и принцип работы станка. Наибольший диа­метр сверления 50 мм конус шпинделя — Морзе № 5; наибольший вылет шпинделя (расстояние от оси шпинделя до наружной поверх­ности колонны) 1600 мм; ча­стота вращения шпинделя 20— 2000 об/мин; пределы подач 0,056—2,5 мм/об; мощность электродвигателя главного дви­жения 4 кет; габаритные раз­меры 2670 X 1000 X 3315 мм; масса 3900 кг. Обрабатываемую заготовку устанавливают на приставном столе 6 или непосредственно на фундаментной плите. Инстру­мент закрепляют в шпинделе станка (могут быть применены многошпиндельные сверлиль­ные головки). Затем инструмент устанавливают относительно об­рабатываемой заготовки путем поворота траверсы 4 вместе с поворотной наружной колонной 2 и перемещения шпиндельной головки 5 по траверсе. В соот­ветствии с высотой заготовки траверса может быть поднята или опущена. Станок имеет ме­ханизированные зажимы шпиндельной головки, траверсы и пово­ротной наружной колонны. Движения в станке. Главным движением в радиально-сверлильных станках является вращение шпинделя, а движением подачи — осевое перемещение шпинделя вместе с пинолью (гильзой). К вспомогательным движениям относятся: поворот траверсы вместе с поворотной наружной колонной и последующее закреп­ление на неподвижной внутренней колонне, вертикальное пере­мещение по наружной колонне и закрепление траверсы на нуж­ной высоте, перемещение и закрепление шпиндельной головки на траверсе, переключение скоростей и подач шпинделя и т. д. Ручное горизонтальное перемещение шпиндельной головки по траверсе производится с помощью маховичка и реечной пере­дачи. Механическое вертикальное перемещение траверсы по пово­ротной колонне осуществляется отдельным электродвигателем. Закрепление траверсы после окончания перемещения, а также освобождение траверсы перед началом перемещения происходит автоматически. МНОГОШПИНДЕЛЬНЫЕ СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ И СТАНКИ ДЛЯ ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ Существует три основных вида многошпиндельных сверлиль­ных станков: а) станки с расположением шпинделей в один ряд, предназначенные для последовательного сверления в одной детали отверстий различного диаметра или для обработки одного отверс­тия различными инструментами; б) станки с головками колокольного типа с переставными шарнирными шпинделями, предназначенные для одновременной обработки нескольких отверстий; в) агрегатные многошииндельные станки для массового про­изводства.  Переносной радиально-сверлиль­ный станок 2Ш55 Многошпиндельные сверлильные станки и станки  для глубокого сверления Станки для глубокого сверления (называемые также токарно-сверлильными) предназначены для сверления и рассверливания отверстий, длина которых во много раз превосходит их диаметр. Конструкция станков зависит от длины и диаметра обрабатыва­емого отверстия, длины и веса заготовки, а также от масштаба производства. Станки могут быть одно- и двусторонними, т. е. предназначенными для обработки отверстий с одной или с обеих сторон одновременно. В станках для сверле­ния отверстий малого диаметра при длине не свыше 1000 мм вращается обрабатываемая заготовка. Большие, тяжелые заготовки остаются во время обработки не­подвижными, а инструмент (специальное свер­ло и борштанга с расточными резцами) по­лучает вращение и осевую подачу.   Обработка на шлифовальных станках и отделочные виды обработки поверхностей Шлифование – процесс абразивной обработки заготовок резанием с помощью шлифовальных кругов. Слой металла с заготовки снимается в результате резания, осуществляемого абразивным инструментом с большим количеством абразивных зерен (микрорезцов), каждое из которых снимает тончайшую стружку с обрабатываемой поверхности. Как правило, абразивную обработку выполняют после обработки лезвийным инструментом, электрофизическими методами и другими способами. В ряде случаев абразивную обработку осуществляют непосредственно после получения заготовки методами штамповки, литья, порошковой металлургии. Шлифование применяется для придания заготовке требуемой формы, получения заданных чертежом размеров детали и необходимой шероховатости поверхности. Чистовая и отделочная обработка заготовок шлифованием может обеспечить точность размеров по 5…7-му квалитету; точность формы – 6…10-й степени и шероховатость с высотой микронеровностей Ra = 1,2…0,1 мкм. Шлифованию подвергаются наружные и внутренние цилиндрические, конические, торцовые, фасонные поверхности, уступы и плоскости различных деталей. Обрабатывать можно заготовки из самых разнообразных материалов, а для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из самых распространенных методов формообразования. Абразивный инструмент различают по геометрической форме и размерам, типу абразивного материала, зернистости, связке и структуре. Качество и точность обработки шлифованием зависят от правильности выбора инструмента для каждого конкретного случая обработки. В зависимости от формы обрабатываемых поверхностей применяют следующие виды шлифования, схемы которых представлены на рис.7.1. Плоское шлифование – обработка плоских поверхностей. Плоское шлифование часто (рис.7.1,а) используют при изготовлении технологической оснастки – пресс-форм, приспособлений, при обработке направляющих станин металлорежущих станков. Круглое шлифование – обработка наружных и внутренних (отверстия) поверхностей вращения (цилиндрических, конических и др.). Круглое наружное шлифование (рис.7.1,б) широко применяется для обработки гладких и ступенчатых валов, осей, штоков, шеек коленчатых и распределительных валов двигателей внутреннего сгорания, шпинделей и пинолей станков и др. Внутреннее шлифование (рис.7.1,в) используют для обработки отверстий в зубчатых колесах и зуборезных инструментах, в кольцах подшипников, в гильзах цилиндров двигателей; для чистовой обработки высокоточных отверстий различной аппаратуры. Бесцентровое шлифование – круглое шлифование, при котором технологической базой является обрабатываемая поверхность или ранее обработанная цилиндрическая поверхность. Бесцентровое шлифование применяют для бесцентровой обработки в незакрепленном состоянии деталей типа валов – поршневых пальцев, роликов подшипников качения, плунжеров, толкателей и других деталей. Профильное шлифование – обработка поверхностей, образующая которых представляет кривую или ломаную линию. Разновидностями профильного шлифования являются резьбошлифование, зубошлифование. Шлифование поверхностей заготовок осуществляется при главном вращательном движении резания инструмента и вращательном или поступательном движении заготовки. Подачами являются перемещения заготовки или инструмента вдоль или вокруг координатных осей. Причем, для формообразования любой поверхности методом шлифования необходимо иметь четыре движения: вращательное движение круга, а также перемещения по координатным осям или вращательные движения вокруг осей. Формообразование поверхностей при шлифовании происходит по методу касания и в отдельных случаях – касания и копирования при обработке на шлифовальных станках. В состав шлифовальной группы станков входят: круглошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные станки, обдирочные, заточные и специализированные станки. Круглое шлифование производится при вращательном движении круга со скоростью V и вращательном движении (круговой подаче Sкр) заготовки. При шлифовании с продольной подачей (рис.7.2,а) заготовка вращается равномерно и совершает возвратно-поступательное движение. После каждого хода или двойного хода стола происходит сближение круга и заготовки. В конце операции обычно осуществляют выхаживание, т.е. выполняют несколько ходов без поперечной подачи для компенсации упругих перемещений. Жесткие заготовки могут шлифоваться по способу врезания (рис.7.1,б), когда ширина обрабатываемой поверхности меньше ширины шлифовального круга. При этом способе круг перемещается с постоянной подачей вплоть до момента достижения необходимого размера обрабатываемой поверхности. Этот способ является более производительным и широко применяется в крупносерийном и массовом производствах при обработке цилиндрических и фасонных поверхностей. Процесс шлифования уступами состоит из двух этапов – сначала производят шлифование врезанием с периодическим передвижением стола в продольном направлении на 0,8..0,9 ширины круга, а затем делается несколько ходов с продольной подачей без поперечного перемещения для зачистки поверхности (рис. 7.1,в). При торцово-круглом шлифовании (рис. 7.1,г) производится комбинированная обработка одновременно цилиндрической и торцовой поверхности с подачей шлифовального круга по биссектрисе угла или последовательно в радиальном и осевом направлениях. При глубинном шлифовании открытых поверхностей (рис.7.1,д) за один ход конический участок круга удаляет весь припуск, а цилиндрический - зачищает обработанную поверхность. Поперечная подача отсутствует. Кругло-шлифовальные станки отличаются высоким уровнем точности и универсальности. Они предназначены для наружного и внутреннего шлифования цилиндрических и конических поверхностей, а также для шлифования плоских торцов деталей. К этому типу станков относятся универсальные кругло-шлифовальные станки, кругло-шлифовальные и торце-кругло-шлифовальные полуавтоматы, а также специализированные кругло-шлифовальные станки. Основными узлами универсального кругло-шлифовального станка (рис.7.2) являются: станина 1, стол 3, передняя бабка 4 с коробкой скоростей, шлифовальная бабка 5 и задняя бабка 6. Станки оснащены откидным внутришлифовальным шпинделем. Для шлифования конических поверхностей предусмотрена возможность поворота вокруг вертикальных осей шлифовальной бабки, а также верхнего рабочего стола и передней бабки. Шлифовальный круг приводится во вращение от отдельного двигателя через клиноременную передачу. Круговая подача заготовки осуществляется при помощи другого электродвигателя с бесступенчатым регулированием. Движение продольной подачи сообщается нижнему столу с помощью гидропривода; управление движением происходит при помощи устройств, которые переключаются самим столом в его крайних положениях. Шлифовальная бабка также периодически перемещается в поперечном направлении при помощи гидравлических механизмов. Большинство станков имеют механизмы широкого регулирования режимов шлифования и средства автоматизации рабочих движений стола и шлифовальной бабки. Предусмотрена возможность использования приборов активного контроля, позволяющих измерять заготовку в процессе шлифования, а также устройства, автоматически останавливающие станок при достижении требуемого размера. При обработке на круглошлифовальных станках заготовку чаще всего устанавливают в жестких (не вращающихся) центрах, расположенных на передней и задней бабках; при этом круговую подачу обеспечивает поводковое устройство, связанное с вращающейся планшайбой. Возможно также закрепление заготовок в кулачковых патронах, причем, при шлифовании нежестких заготовок дополнительно необходимо применять люнеты. При бесцентровом шлифовании (рис.7.3) заготовка устанавливается на опорный нож между двумя шлифовальными кругами, один из которых (большего диаметра) является шлифующим, а другой – ведущим. Вращение с необходимой окружной скоростью заготовка получает за счет того, что сила трения между шлифовальным кругом и заготовкой меньше, чем между заготовкой и ведущим кругом. Окружная скорость резания шлифующего круга равна 30...60 м/с, а ведущий круг обеспечивает вращение заготовки с окружной скоростью 10...40 м/мин. Заготовка ничем не закрепляется, но поддерживается опорой со скосом, направленным в сторону ведущего круга. Для повышения точности обработки иногда выполняют сквозное шлифование за несколько рабочих ходов. В крупносерийном и массовом производствах такая обработка может выполняться последовательно на нескольких станках, соединенных в автолинию. По сравнению со шлифованием в центрах бесцентровое шлифование имеет следующие преимущества: 1) отпадает необходимость центрирования заготовки, что особенно важно для деталей, обрабатываемых на револьверных станках и автоматах; 2) значительно уменьшаются припуски на обработку, так как благодаря использованию в качестве технологической базы обрабатываемой поверхности устраняется влияние на припуск погрешности центрирования; 3) отпадает необходимость использования люнетов при шлифовании длинных и тонких валов; 4) станки легко автоматизируются и встраиваются в автоматическую линию; 5) обеспечивается более высокая производительность; 6) благодаря простоте управления станком высокая точность достигается при средней квалификации шлифовщика. В то же время бесцентровое шлифование имеет и определенные недостатки: 1) затраты времени на наладку и регулировку бесцентрово-шлифовальных станков достаточно велики и окупаются только при больших партиях. Поэтому бесцентровое шлифование чаще всего применяется в автотракторной и подшипниковой промышленности; 2) шпоночные пазы, канавки, отверстия, разрывы обрабатываемой поверхности препятствуют нормальной работе и даже делают ее невозможной; 3) при бесцентровом шлифовании труднее обеспечить крутость обработанной поверхности; 4) затрудняется достижение соосности шлифуемой поверхности с другими, ранее обработанными поверхностями. На внутришлифовальных станках с высокой точностью и малой шероховатостью обрабатывают в предварительно термообработанных заготовках глухие и сквозные отверстия цилиндрической (рис.3.89), конической формы и сложной конфигурации, а также внутренние торцовые поверхности. Обработку ведут с движением подачи вдоль образующей или по способу врезания. Технологическое назначение движений при обработке на внутришлифовальных станках такое же, как и на круглошлифовальных, что позволяет шлифовать отверстия на всю их длину или на определенных участках. Внутренние конические поверхности шлифуют с поворотом передней бабки так, чтобы образующая конуса расположилась вдоль направления продольной подачи. Диаметр шлифовального круга выбирают из соотношения 0,7…0,9 от диаметра обрабатываемого отверстия; причем при уменьшении в этом пределе диаметра круга увеличивается частота вращения. Внутришлифовальный станок по компоновке в основном идентичен круглошлифовальному станку, с той разницей, что у него отсутствует задняя бабка. Инструмент закрепляют на консольном шпинделе шлифовальной бабки, которая установлена на столе и совершает вместе с ним возвратно-поступательное продольное перемещение. Заготовку при шлифовании закрепляют в трехкулачковом самоцентрирующем патроне, в четырехкулачковом патроне (если заготовка несимметрична относительно оси отверстия) или в зажимном приспособлении. Плоское шлифование является высокопроизводительным методом обработки плоских поверхностей разнообразных деталей машин из закаленных и незакаленных сталей, твердых сплавов, керамики и других материалов. Плоское шлифование обеспечивает высокую точность размеров, формы и расположения шлифованных поверхностей, высокое качество их поверхностного слоя. Благодаря значительной производительности плоское шлифование применяют вместо чистового строгания и фрезерования, а также вместо такой трудоемкой операции, как шабрение. В зависимости от того, какая из поверхностей круга является рабочей, различают плоское шлифование периферией и торцом круга (рис.7.5), при этом заготовки устанавливают на прямоугольном или круглом столе. Плоское шлифование периферией круга (рис.7.5,а) выполняется при возвратно-поступательном или вращательном движении касательной подачи. Шпиндель круга располагается горизонтально. Возвратно-поступательное касательное движение подачи осуществляется прямоугольным столом станка 1, на котором устанавливают обрабатываемые заготовки 2. Осевое движение подачи осуществляется заготовкой или шлифовальным кругом периодически после каждого хода стола в касательном направлении или после каждого двойного хода. Подача на глубину (радиальная подача) осуществляется шлифовальным кругом периодически после завершения одного полного хода в осевом направлении перед началом другого хода. При плоском шлифовании с вращательным движением подачи обрабатываемые заготовки устанавливают на круглом вращающемся столе станка. Осевое движение подачи осуществляется шлифовальным кругом или заготовкой в направлении радиуса стола и является возвратно-поступательным; осевая подача задается в миллиметрах на оборот стола. Станки, работающие периферией круга, отличаются универсальностью. Их применяют в средне- и мелкосерийном производствах. Плоское шлифование торцом круга (рис.3.90,б) осуществляется при возвратно-поступательном, поступательном или вращательном касательном движении подачи. Шпиндель шлифовального круга располагается вертикально. Возвратно-поступательное касательное движение подачи выполняет стол станка 1, на котором закрепляют обрабатываемые заготовки 2. При поступательном движении касательной подачи стол станка и шлифовальная бабка неподвижны, заготовку устанавливают на специальный транспортер, который опирается на рабочую поверхность стола станка. Транспортер осуществляет движение касательной подачи, перемещая заготовки вдоль стола через зону обработки. При вращательном движении подачи шлифование выполняется одним или несколькими кругами. При торцовом шлифовании радиальное движение подачи обычно отсутствует, так как диаметр круга больше ширины рабочей зоны стола. Осевое движение подачи производится в большинстве случаев шлифовальным кругом. Шлифование торцом является более производительным способом обработки, чем периферией круга, так как в резании одновременно участвует большее число режущих зерен. Однако увеличение площади контакта шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой вызывает рост силы резания и интенсивное тепловыделение, что может явиться причиной деформации заготовки, образования прижогов и трещин на обработанной поверхности. Плоскошлифовальные станки подразделяются на группы в зависимости от схемы обработки, характера движений подач и вида рабочей поверхности круга. Плоскошлифовальные станки общего назначения с прямоугольным столом (рис.7.6) имеют шлифовальные бабки с горизонтальной или вертикальной осями вращения шпинделя. Такие станки различаются по степени автоматизации. Существуют неавтоматизированные станки и полуавтоматы с приборами активного контроля. Станки с вертикальным расположением шпинделя выполнены на базе станков с горизонтальным расположением шпинделя и отличаются только наличием каретки, на которой крепится шлифовальная бабка. Плоскошлифовальные станки с круглым вращающимся столом и горизонтальным расположением шпинделя подразделяются на неавтоматизированные и полуавтоматы. Такие станки целесообразно использовать для обработки колец, шайб, втулок, дисков в серийном и массовом производстве. Стол станка имеет наклон, что позволяет шлифовать не только плоские, но и наружные и внутренние конические поверхности. Важной особенностью конструкции станков является возможность автоматического регулирования частоты вращения стола, а также скорости его движения в осевом направлении в зависимости от расстояния между центром вращения стола и шлифовальным кругом.  Плоскошлифовальные станки с круглым вращающимся столом и вертикальным расположением шпинделя предназначены для шлифования торцом круга открытых плоскостей заготовок различной конфигурации в условиях серийного и массового производства. Схемы обработки на плоскошлифовальных станках с круглым вращающимся столом представлены на рис. 7.7. Двусторонние торцешлифовальные станки выпускают в двух модификациях: с горизонтальным и вертикальным расположением шпинделя. Например, такие станки могут быть использованы для шлифования двух параллельных торцов деталей типа колец подшипников. Продольно-шлифовальные станки предназначены в основном для шлифования направляющих станков и плоскостей корпусных деталей. Эти станки выпускают одностоечными и двухстоечными двух модификаций: с одной или двумя шлифовальными бабками для работы периферией круга или с двумя бабками для работы и периферией и торцом круга. Существуют разнообразные способы и устройства для установки и закрепления заготовок при плоском шлифовании. Их выбор определяется формой, размерами и материалом обрабатываемых заготовок, моделью шлифовального станка, типом производства и т.д. В большинстве случаев плоскошлифовальные станки оснащают электромагнитными плитами различных размеров и типов. На станках с возвратно-поступательным движением стола применяют прямоугольные электромагнитные плиты, на станках с вращающимся столом – круглые. В крупносерийном и массовом производствах могут быть использованы специальные приспособления. Хонингование применяют для получения отверстий высокой точности и малой шероховатости, а также для создания специфического микропрофиля обработанной поверхности в виде сетки. Такой профиль необходим для удержания на стенках отверстия смазки при работе машины (например, двигателя внутреннего сгорания). Чаще обрабатывают сквозные и реже ступенчатые отверстия, как правило, неподвижно закрепленных заготовок. Поверхность заготовки обрабатывают мелкозернистыми абразивными брусками, которые закрепляют в хонинговальной головке (хоне), являющейся режущим инструментом. Инструмент вращается и одновременно движется возвратно-поступательно вдоль оси обрабатываемого цилиндрического отверстия высотой h (рис.7.11, а). Соотношение скоростей V1 и V2 указанных движений составляет 1,5...10 и определяет условия резания. Скорость для стали составляет 45...60 м/мин, а для чугуна и бронзы - 60...75 м/мин. Хонингование отверстий по сравнению с внутренним шлифованием имеет ряд преимуществ: отсутствует упругий отжим инструмента, реже наблюдаются вибрации, более плавная работа. Сочетание движений V1 и V2 приводит к тому, что на обрабатываемой поверхности появляется сетка микроскопических винтовых царапин - следов перемещения абразивных зерен. Угол пересечения этих следов зависит от соотношения скоростей. На рис.7.11, б дана развертка внутренней цилиндрической поверхности заготовки и схема образования сетки. Крайние нижнее 1 и верхнее 2 положения абразивных брусков устанавливают так, чтобы у инструмента создавался перебег n. Он необходим для того, чтобы образующие отверстия получались прямолинейными, и оно имело бы правильную геометрическую форму. Совершая вращательное движение, абразивные бруски при каждом двойном ходе начинают резание с нового положения 3, смещенного по углу на величину t относительно предыдущего. Поэтому исключается наложение траекторий абразивных зерен. Хонингованием исправляются такие погрешности предыдущей обработки, как овальность, конусообразность, нецилиндричность и другие, если общая величина снимаемого слоя не превышает 0,01...0,2 мм. Погрешности же расположения оси отверстия (например, увод ее или криволинейность) этим методом не исправляются, так как режущий инструмент самоустанавливается по отверстию. Это достигается шарнирным закреплением инструмента в шпинделе, которое может передать только вращательное движение. Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Для чистового хонингования хорошие результаты дают бруски на бакелитовой связке. Число брусков в хонинговальной головке должно быть кратно трем. Поэтому в головке всегда найдутся три бруска, которые будут обрабатывать реальную поверхность отверстия, имеющего погрешности формы от предыдущей обработки, и превращать ее в поверхность, близкую к круговому цилиндру. Для хонингования используют одно- и многошпиндельные станки. Некоторые станки оснащают устройствами, позволяющими измерять на ходу обрабатываемое отверстие и выключать станки по достижении необходимого размера отверстия.     Суперфинишем в основном уменьшают шероховатость поверхностей, оставшуюся от предыдущей обработки. При этом изменяются высота и вид микровыступов, обработанные поверхности имеют сетчатый рельеф, а каждый микровыступ округляется и поверхность становится очень гладкой. В результате возникают более благоприятные условия взаимодействия трущихся поверхностей. Суперфинишем обрабатывают плоские, цилиндрические (наружные и внутренние), конические и сферические поверхности из закаленной стали, реже из чугуна и бронзы. Поверхности обрабатывают абразивными брусками, устанавливаемыми в специальной головке. Характерным для суперфиниша является колебательное движение брусков наряду с движением заготовки. Процесс резания происходит при давлении брусков и в присутствии смазки малой вязкости. Схема суперфинишной обработки наружной цилиндрической поверхности приведена на рис.7.12, а. Плотная сетка микронеровностей создается сочетанием трех движений: вращательного Sкp заготовки, возвратно-поступательного Sпp и колебательного брусков со скоростьюV. Амплитуда колебаний брусков составляет 1,5...6 мм, а частота 400...1200 колебаний в минуту. Движение Sпp ускоряет процесс съема металла и улучшает однородность поверхности. Бруски, будучи подпружиненными, самоустанавливаются по обрабатываемой поверхности. Соотношение скоростей Sкp и V в начале обработки составляет 2...4, в конце 8...16. Процесс характеризуется сравнительно малыми скоростями резания (5...7 м/мин). Важную роль играет смазочно-охлаждающая жидкость. Масляная пленка покрывает обрабатываемую поверхность, но наиболее крупные микровыступы (рис.7.12, б) прорывают ее и в первую очередь срезаются абразивом. Давление брусков на выступы оказывается большим. По мере дальнейшей обработки давление снижается, так как все большее число выступов прорывает масляную пленку. Наконец наступает такой момент (рис.7.12, в), когда давление бруска не может разорвать пленку, она становится сплошной. Создаются условия для жидкостного трения. Процесс отделки автоматически прекращается. В качестве жидкости используют смесь керосина (80...90 %) с веретенным или турбинным маслом (20...10 %). При обработке сталей налучших результатов достигают, используя бруски из электрокорунда, при обработке чугуна и цветных металлов - из карбида кремния. В большинстве случаев применяют бруски на керамической или бакелитовой связке. Применение алмазных брусков увеличивает не только производительность обработки, но и стойкость инструмента в 80...100 раз. Алмазные бруски работают на тех же режимах, что и абразивные, но с давлением, большим на 30...50 %. Чаще для суперфиниша применяют два бруска, а при обработке крупных деталей - три или четыре. Обычно суперфиниширование не устраняет погрешностей формы, полученных на предшествующей обработке (волнистости, конусообразности, овальности и др.), но при усовершенствовании процесса можно снимать увеличенные слои металла, использовать особые режимы обработки. В этом случае погрешности предыдущей обработки значительно уменьшаются. Лекция 10 ИЗУЧЕНИЕ  СТАНКОВ С ЧПУ. План лекции: 1. Числовое программное управление оборудованием и его роль в производстве. 2. Основные преимущества применения станков с ЧПУ. 3. Структура комплекса "Станок с ЧПУ" 4. Понятие системы ЧПУ и ее основные функции. 5. Позиционные, контурные и комбинированные системы ЧПУ. 1. Числовое программное управление оборудованием и его роль в производстве Важнейшим резервом роста производительности труда в машиностроении является снижение трудоемкости механической обработки деталей на металлорежущих станках. Основной путь использования этого резерва - автоматизация процессов механической обработки деталей на основе применения металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ), а также автоматических линий и автоматизированных участков на базе этих станков. Автоматизация крупносерийного и массового производства обеспечивается применением станков-автоматов и автоматических линий. Для мелкосерийного и серийного производств, охватывающих примерно 75-80% продукции машиностроения, необходимы средства автоматизации, сочетающие в себе производительность и точность станков-автоматов с гибкостью универсального оборудования. Такими средствами автоматизации являются станки с ЧПУ. Станок с ЧПУ представляет собой автомат с гибкой связью, работой которого управляет специальное электронное устройство. Программа обработки детали записывается в числовой форме на программоноситель и реализуется с помощью системы ЧПУ. При этом точность задания размеров зависит не от свойств программоносителя, а только от разрешающей способности системы ЧПУ. Станок с ЧПУ не требует длительной переналадки при переходе на обработку новой детали. Для этого достаточно сменить программу, режущий инструмент и приспособление. Это позволяет обрабатывать на станке широкую номенклатуру деталей. Работая в автоматическом цикле, станок с ЧПУ сохраняет свойства универсального станка с ручным управлением. Применение станков с ЧПУ предъявляет новые требования к конструированию и к технологии обработки деталей. Коренным образом меняется технологическая подготовка производства (ТПП): центр тяжести ее переносится из сферы производства в сферу инженерного труда, она усложняется и увеличивается по объему. Появляются новые элементы технологического процесса: траектория движения инструмента, коррекция траектории, управляющая программа обработки, размерная увязка положения детали и инструмента в системе координат санка, настройка инструмента вне станка с высокой точностью и т. д. Кардинально изменяется характер и объем работы технолога. ЧПУ обработкой резанием позволяет формализовать этот процесс и применять для проектирования технологических процессов ЭВМ и другие средства автоматизации инженерного труда. Внедрение в производство обработки на станках с ЧПУ - это крупное организационно-техническое мероприятие. Ему должен соответствовать тщательно продуманный план всех вытекающих из этой задачи работ и в том числе такой первоочередной, как обучение необходимого состава работников и подготовка специалистов в области проектирования технологических процессов механической обработки на станках с ЧПУ. Инженер - механик специальности 12.01.00 «Технология машиностроения» должен уметь решать вопросы, от которых зависит успешное применение станков с ЧПУ в машиностроении. Для этого он должен хорошо знать технологические возможности станков с ЧПУ и их техническое оснащение, технико-экономическое обоснование целесообразности использования станков с ЧПУ, методы проектирования технологических процессов обработки деталей на этих станках, методы разработки управляющих программ (УП), порядок составления и оформления технологической документации. 2. Основные преимущества применения станков с ЧПУ Начало промышленного применения станков с ЧПУ относится к 1957 - 60г.г. Первоначально станки с ЧПУ пришли на смену копировально-фрезерных станках при обработке фасонных поверхностей. Шаблон или копир заменила магнитная или перфорированная лента, которая позволила задавать необходимую информацию (программу) числовым методом. По мере улучшения систем ЧПУ их стали применять на токарных, сверлильных, расточных и других видах станков. Расширение области применения ЧПУ происходило одновременно с совершенствованием самих устройств ЧПУ и станков. Системы ЧПУ на магнитной ленте уступили место системам с перфолентой, а они, в свою очередь, системам со встроенной памятью и системам ЧПУ со встроенной мини ЭВМ. Таким образом, можно говорить о нескольких поколениях в развитии станков с ЧПУ. Использование ЧПУ коренным образом повлияло на конструкцию самих станков. Длинные, разветвленные кинематические цепи в станках уступили место элементарно простым, с автономными приводами перемещения рабочего органа по каждой координате. Требования к стабильной точности при эксплуатации станков в условиях знакопеременных подач привели к созданию принципиально новых конструкций направляющих, столов, ходовых винтов, зубчатых передач. Требования к сокращению сроков подготовки производства при использовании станков с ЧПУ привели к созданию систем автоматизированной подготовки УП на базе широкого использования ЭВМ. Опыт использования станков с ЧПУ показал, что эффективность их применения возрастает при усложнении конструкций деталей, повышении их точности. На основе ЧПУ решается проблема круглосуточного использования оборудования, когда в первую смену производство подготавливается, а во 2-ю и 3-ю смены оно работает при малочисленном штате обслуживающего персонала. На современном этапе развития машиностроения применение станков с ЧПУ стало одним из главных направлений научно-технического прогресса в области механической обработки резанием. Металлорежущие станки с ЧПУ способны выполнить практически неограниченное число различных согласованных перемещений рабочих органов с определенной точностью и за известное время по заранее заданным командам. Все это создает новые технологические возможности и расширяет их применение, совершенствует производство на новой основе. Оборудование с ЧПУ - это техника, которой принадлежит будущее. По отечественным и зарубежным данным эффективность от внедрения станков с ЧПУ определяется следующими показателями: 1. Числом заменяемых универсальных станков (3 - 8). 2. Сокращением количества рабочих (на 25 - 30%). 3. Увеличением доли машинного времени в структуре операции и ростом производительности труда (до 70%). 4. Снижением трудоемкости изготовления деталей (на 25 - 80%). 5. Сокращением сроков подготовки производства (на 50 - 70%). 6. Сокращением общей длительности цикла изготовления продукции (на 50 - 60%). 7. Экономией стоимости проектирования и изготовления оснастки (от 30 до 80%). 8. Уменьшением брака, повышением точности обработки (в 2 - 3 раза), обеспечением взаимозаменяемых деталей. 9. Сокращением объема и времени на выполнение разметочных и слесарно-доводочных работ (в 4 - 8 раз). 10. Внедрением с начала запуска технически обоснованных расчетных норм. Особое значение внедрение станков с ЧПУ приобретает при организации гибких производственных систем (ГПС). Их применение в этом случае позволяет обеспечить выполнение двух важных условий: - гибкость, то есть оперативность перестройки производства на выпуск новых изделий; - безлюдную технологию, то есть возможность функционирования без дополнительного вмешательства оператора в течение длительного времени (от одной смены до круглосуточного режима работы). 3. Структура комплекса "Станок с ЧПУ" В общем виде структуру комплекса "станок с ЧПУ" можно представить в виде трех блоков, каждый из которых выполняет свою задачу: управляющая программа (УП), устройство ЧПУ (УЧПУ) и собственно станок. Управляющая программа содержит укрупненное кодированное описание всех стадий геометрического и технологического образования изделия. Главное (с информационной точки зрения) в этом описании то, что оно не допускает двусмысленных трактований. В УЧПУ управляющая информация в соответствии с УП транслируется, а затем используется в вычислительном цикле, результатом которого является формирование оперативных команд в реальном масштабе машинного времени станка. Станок является основным потребителем управляющей информации, исполнительной частью, объектом управления, а в конструктивном отношении - несущей конструкцией, на которой смонтированы механизмы с автоматическим управлением, приспособленные к приему оперативных команд от УЧПУ. К числу подобных механизмов относятся прежде всего те, которые непосредственно участвуют в геометрическом формообразовании изделия. Это механизмы координатных подач, направления которых различны. В зависимости от числа координат движения, задаваемых механизмами подачи, складывается та или иная система координат обработки: плоская, пространственная трехмерная, пространственная многомерная. Из всех механизмов механизмы подачи требуют в процессе управления наибольшего объема переработки информации и вычисления, поэтому от числа управляемых координат, от сложности геометрической координатной задачи формообразования во многом зависит сложность УЧПУ в целом и используемая методика программирования. Под системой ЧПУ понимается (ГОСТ 20523-75) совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления числового программного управления станком. Собственно устройство ЧПУ составляет часть этой системы и конструктивно выполняется обычно в виде отдельного блока, который может быть встроен непосредственно в станок. Уровень реальной системы ЧПУ определяется степенью реализации целого ряда функций при управлении оборудованием  5. Позиционные, контурные и комбинированные системы ЧПУ Позиционные системы обеспечивают управление быстрыми перемещениями рабочих органов станка с целью точной установки инструмента или заготовки в рабочую позицию. При этом, как правило, не требуется согласованного перемещения рабочих органов по различным направлениям. Такие системы применяются прежде всего на расточных, сверлильных и других станках, работающих осевым инструментом. При этом основной задачей является точное совмещение оси шпинделя инструмента с осью обрабатываемого отверстия. Для достижения высокой точности позиционирования скорость подачи по мере приближения рабочих органов к заданным программой координатам снижается ступенчато и становится равной нулю в заданной точке . В станках с позиционными системами ЧПУ перемещения рабочих органов по двум координатам может осуществляться последовательно, либо одновременно . В первом случае рабочий орган из исходной точки перемещается только параллельно осям системы координат и при достижении заданных точек позиционирования выполняется обработка отверстий, например, сверлением и растачиванием по заданному циклу. Во втором случае рабочий орган перемещается в заданные точки позиционирования по кратчайшему пути, поскольку система ЧПУ работает одновременно по двум координатным направлениям. Естественно, что при использовании второй схемы время на позиционирование сокращается. Позиционные системы получили некоторое применение и на токарных станках. При таком управлении токарный станок может выполнять обработку ступенчатых валиков и фасонных поверхностей фасонными резцами. Контурные (или непрерывные) системы ЧПУ обеспечивают управление движениями двух или нескольких рабочих органов станка при наличии непрерывной функциональной связи между ними. Необходимость в таком управлении возникает при обработке деталей со сложными контурами (плоскими и пространственными). Контурные системы в общем случае можно разделить на прямолинейные, прямоугольные и криволинейные. Прямолинейные системы ЧПУ осуществляют перемещение инструмента по прямой, расположенной под любым углом к осям координат, а также позиционирование. Прямоугольные системы ЧПУ осуществляют последовательные перемещения инструмента по координатным осям с рабочими подачами а также позиционирование. Такие системы применяются на токарных, фрезерных и др. станках. Криволинейные системы ЧПУ управляют перемещениями при обработке сложных фасонных профилей. Движение инструмента по заданному закону обеспечивается интерполятором, который представляет собой вычислительное устройство системы ЧПУ. Контурные (непрерывные) системы ЧПУ характеризуются: числом управляемых координат; числом одновременно управляемых координат; видом следящего привода. Технологические возможности станков, оснащенных контурными системами ЧПУ, в значительной степени определяются числом одновременно управляемых координат. Так, двухкоординатные фрезерные станки могут быть использованы только для обработки плоских контуров. Возможность установочного перемещения по вертикальной оси позволяет обрабатывать детали с внутренними контурами. Трехкоординатные системы ЧПУ позволяют производить обработку деталей сложной пространственной формы. Много координатные системы ЧПУ кроме программных перемещений инструмента по осям X, Y и Z позволяют осуществлять поворот стола с заготовкой и наклон инструмента в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются станки с ЧПУ, имеющие от 2 до 6 одновременно управляемых координат. Это позволяет успешно решать проблему обработки таких сложных деталей, как лопатки турбин, имеющих переменный профиль в сечении и изменяющийся радиус кривизны. Комбинированные (универсальные) системы ЧПУ обладают свойствами как позиционных, так и контурных систем. Указанные системы нашли распространение в многооперационных станках типа "обрабатывающий центр".