Схемы обработки на типовых металлорежущих станках

3. Схемы обработки на типовых металлорежущих станках 3.1. Схемы токарной обработки Основные формообразующие движения: вращение детали и поступательное движение инструмента. Схем может быть несколько в зависимости от применяемого оборудования. Токарные станки в зависимости от уровня механизации и автоматизации делятся: • на одношпиндельные токарные – универсальные, револьверные, гидрокопировальные, • многошпиндельные: токарные горизонтальные, токарные вертикальные. Рассмотрим схемы обработки на универсальных станках при обработке НЦП. 1. В трехкулачковом патроне (два варианта) при l/d ≤3. Вариант 1: используется в единичном производстве (рис. 11, а). Вариант 2: используется на настраиваемых станках при серийном и массовом производствах (рис. 11, б). а) б) Рис. 11. Схемы обработки на универсальных станках при обработке НЦП в трехкулачковом патроне: а – деталь ориентирована в радиальном направлении, в осевом – нет: 1 – деталь, 2 – приспособление, 3 – инструмент; б – деталь ориентирована и в радиальном и в осевом направлениях 2. Схемы обработки детали в патроне с поджатием задним центром при 3< l/d5 (рис. 12). а) б) Рис. 12. Схемы обработки детали в патроне с поджатием задним центром: а – в единичном производстве; б – серийном и массовом производствах; 4 – задний центр 3. Схема обработки детали в центрах при 5< l/d  10 (рис. 13). а) б) Рис. 13. Схемы обработки детали в центрах: а – с применением жесткого переднего центра; б – с применением плавающего переднего центра; 5 – поводковое устройство 4. Схема обработки детали в центрах с применением люнета при l/d > 10 (рис. 14). Рис. 14. Схема обработки детали в центрах с применением люнета Патроны могут быть: а) трехкулачковыми самоцентрирующими; б) двух- и четырехкулачковыми несамоцентрирующими. Применяются в единичном производстве. При установке в них деталь выверяется. При обработке наружных цилиндрических поверхностей детали часто применяются оправки. Оправки могут быть жесткими и разжимными. Схемы обработки приведены на рис. 15. а) б) Рис. 15. Схемы обработки детали на оправке: а – на жесткой оправке; б – на разжимной оправке; 1 – деталь, 2 – оправка, 3 – шток; 4 – шпиндель; 5 –цанговая втулка Деталь на жесткой оправке может устанавливаться с зазором, без зазора и с натягом. Схемы обработки на токарно-револьверных станках. Токарно-револьверные станки могут иметь револьверную головку с вертикальной осью вращения (ВОВ) и с горизонтальной осью вращения (ГОВ). Обработка детали может производиться из прутка или из штучной заготовки. При обработке детали из прутка ее ориентация в осевом направлении производится по правому торцу по упору (рис. 16, а), при обработке детали из штучной заготовки – по левому торцу (рис. 16, б). Деталь устанавливается при обработке из прутка в цанговом патроне (рис. 16, а), при обработке штучной заготовки в трехкулачковом патроне (рис. 16, б). а) б) Рис. 16. Компоновочная схема обработки детали на станке с ВОВ револьверной головки и установкой детали: а – в цанговом патроне; б –в трехкулачковом патроне Основные движения – вращение детали и поступательное движение инструмента, продольная подача осуществляется револьверной головкой. Поперечная подача на станках с ВОВ РГ – поперечным суппортом, на станках с ГОВ РГ – револьверной головкой, причем подача будет круговой. Выполнение позиций на токарно-револьверном станке осуществляется последовательно. Револьверная головка и поперечный суппорт могут работать параллельно. Схемы обработки с указанием инструмента в конце рабочего хода рисуются для каждой рабочей позиции отдельно. Например, при обработке штучной заготовки в патроне (рис. 17). Поз. I Поз. II а) б) Рис. 17. Схемы обработки при установке детали в патроне: а – первая рабочая позиция; б – вторая рабочая позиция На станках с ВОВ РГ можно выполнять четыре…шесть позиций, на станках с ГОВ РГ – 12…16 позиций. Основные методы обработки: точение, подрезание торцев, сверление, зенкерование, развертывание, подрезка канавок, нарезание резьбы. Схема обработки на гидрокопировальном станке. Схема установки – в центрах, передний центр всегда плавающий. С продольного суппорта обрабатываются несколько цилиндрических поверхностей одним резцом. С поперечного суппорта подрезаются торцы и канавки (см. рис. 18, а). Схема обработки на многорезцовом токарном станке. Схемы установки: в центрах, в патроне, в патроне с поджимом задним центром. На продольном и поперечном суппортах устанавливаются по несколько токарных резцов (рис. 18, б). Основные методы обработки: точение НЦП и подрезание торцов НП. а) б) Рис. 18. Схемы обработки: а – на гидрокопировальном станке; б – на многорезцовом токарном станке Схемы обработки на токарном горизонтальном многошпиндельном станке. Многошпиндельные горизонтальные токарные станки могут быть четырех-, шести- и восьмишпиндельными. Рис. 19. Компоновочная схема обработки на горизонтальном четырехшпиндельном станке: 1 – приспособление, 2 – инструмент, 3 – обрабатываемая деталь а) б) Рис. 20. Схемы установки заготовки: а – для штучной заготовки; б – при обработке из прутка Каждый рабочий шпиндель вращается с одной частотой. Для всех инструментов – одна продольная подача. Установочная позиция – нерабочая, рабочие позиции имеют поперечные суппорты. Для смены положения детали шпиндельная головка поворачивается. Схемы обработки на таких станках рисуются для каждой рабочей позиции (так же, как на токарно-револьверном станке). Основные методы обработки: точение, подрезание, сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы, точение канавок. Схемы обработки на токарном вертикальном многошпиндельном станке. Многошпиндельные вертикальные токарные станки могут быть четырех-, шести- и восьмишпиндельными. а) б) Рис. 21. Компоновочная схема обработки на вертикальном шестишпиндельном станке: а – одноиндексный; б – двухиндексный; 1 – приспособление; 2 – инструмент; 3 – деталь На каждой рабочей позиции имеется один суппорт. Этот суппорт может исполняться в виде трех разновидностей: первая обеспечивает продольную подачу (вертикальную), вторая – поперечную подачу (горизонтальную), третья – и вертикальную и горизонтальные подачи. Последняя разновидность суппорта обеспечивает только черновую обработку, поэтому применяется только при острой необходимости. Схема установки: в патроне или в специальном приспособлении типа патрона, заготовки штучные. На этих станках могут быть одна или две установочные позиции. Основные методы: точение, подрезание торца, растачивание, развертывание. Схемы обработки на вертикальном токарном многошпиндельном станке рисуются для каждой рабочей позиции. Для одноиндексного станка первая позиция установочная, другие – рабочие. Примеры схем обработки приведены на рис. 22. Поз. I Поз. II Поз. III Рис. 22. Схемы обработки на токарном вертикальном многошпиндельном станке: поз. I – установочная; поз. II – рабочая позиция с поперечной (горизонтальной) подачей инструментов; поз. III – рабочая позиция с продольной (вертикальной) подачей инструментов Обработка на токарных станках с ЧПУ. Основные методы: точение, подрезание торца, сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы. Обработка идет в координатной системе. На данных станках устанавливаются специальные резцедержатели или револьверные головки, смена инструмента – автоматическая. Рис. 23. Схема обработки на токарном станке с ЧПУ 3.2. Схемы обработки при шлифовании Плоское шлифование. Деталь устанавливается на магнитном столе. Применяется плоскошлифовальный станок с горизонтальной осью шпинделя, характеризуется более точной обработкой, но менее производительной. Шлифование производится периферией круга (рис. 24, а). Менее точная, но более производительная обработка, может быть осуществлена шлифованием торцем круга на станках с вертикально расположенным шпинделем (рис. 24, б). а) б) Рис. 24. Схемы шлифования: а – периферией круга; б – торцем круга Круглое шлифование наружных цилиндрических поверхностей. Мелкосерийное и единичное производство, оборудование – круглошлифовальные станки (рис. 25, а). В серийном производстве обработка ведется на станках с ЧПУ, при необходимости обработки нескольких торцовых и цилиндрических поверхностей применяются торцекруглошлифовальные станки (рис. 25, б). а) б) Рис. 25. Схемы обработки: а –при круглом шлифовании наружных цилиндрических поверхностей; б – при шлифовании на станке с ЧПУ В крупносерийном и массовом производствах при обработке нескольких цилиндрических поверхностей применяются многокамневые круглошлифовальные станки (рис. 26, а). При обработке торцовой и цилиндрической поверхностей применяются торце-круглошлифовальные станки в серийном и массовом производствах (рис. 26, б). а) б) Рис. 26. Схемы обработки: а – при многокамневом круглом шлифовании; б – на торцекруглошлифовальном станке При обработке нескольких торцовых и цилиндрических поверхностей применяются многокамневые торцекруглошлифовальные станки в массовом и крупносерийном производствах (рис. 27, а). Внутреннее шлифование. Деталь устанавливается в патроне (рис. 27, б). а) б)) Рис. 27. Схемы обработки: а – на многокамневом торцекруглошлифовальном станке; б – на станке для внутреннего шлифования 3.3. Схемы обработки при фрезеровании Установка детали в тисках. Станок вертикально-фрезерный. Основные движения: вращение фрезы, перемещение стола (рис 28, а). Обработка детали типа «вал» при установке в центрах, станок вертикально-фрезерный (рис. 28, б). а) б) Рис. 28. Схемы обработки при фрезеровании: а – в тисках; б – в центрах Обработка детали типа «вал» при установке на призму. Станок горизонтально-фрезерный (рис. 29, а). Продольно-фрезерные станки применяют в серийном производстве для обработки нескольких поверхностей крупных и тяжелых деталей (рис. 29, б). а) б) Рис. 29. Схемы фрезерования: а – детали типа «вал» при установке на призму; б – нескольких поверхностей на продольно-фрезерном станке В качестве рабочих приспособлений используются призмы или специальные приспособления. По такой же схеме работают агрегатно-фрезерные станки в массовом производстве. Основной метод обработки: фрезерование. Продольно-фрезерный станок имеет стационарные узлы, агрегатный скомпонован из стандартных узлов и при необходимости может быть разобран. Фрезерная обработка на станках с ЧПУ. В качестве примера рассмотрим обработку внешнего контура плоской детали, установленной на столе станка. Оборудование вертикально-фрезерный станок. Закрепляется деталь через два отверстия, обработка производится концевой цилиндрической фрезой в определенной координатной системе (рис. 30, вид сверху). Рис. 30. Схема обработки детали на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ На таких станках могут обрабатываться плоскости, уступы, пазы и фасонные контуры. Смена инструмента производится вручную. Рациональной является схема обработки одним инструментом при одной установке детали. Основной метод обработки – фрезерование. 3.4. Схемы обработки на сверлильных станках Основные формообразующие движения: вращение инструмента и поступательное движение этого инструмента. Установка детали в тисках или на призму (рис. 31). а) б) Рис. 31. Схемы обработки при сверлении: а – установка детали в тиски; б – установка детали на призму Сверление по цилиндрической поверхности нетехнологично, установить сверло по направляющей практически невозможно. В единичном производстве перед сверлением делается кернение (маленькое углубление). Для массового и крупносерийного производств используются кондукторные втулки. В единичном и мелкосерийном производствах для сверления используются вертикально-сверлильные универсальные станки. Для сверления глубоких отверстий при l/d>5 применяются специальные сверлильные станки для глубокого сверления с горизонтально расположенным шпинделем. В массовом и крупносерийном производствах для сверления нескольких отверстий одновременно могут устанавливаться многошпиндельные головки (рис. 32, а). В крупносерийном и массовом производствах для обработки нескольких отверстий одновременно и при том на разных сторонах детали могут применяться агрегатно-сверлильные станки (рис. 32, б). Рабочее приспособление, как правило, специальное. Инструмент устанавливается в так называемых силовых головках, которые имеют свой привод, и могут устанавливаться в любых направлениях. Агрегатные станки всегда специальные. Основные методы обработки: сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы. а) б) Рис. 32. Схемы сверления: а – на универсальном станке с многошпиндельной головкой; б – на агрегатно-сверлильном станке Обработка на сверлильных станках с ЧПУ. Эти станки предназначены для обработки нескольких отверстий последовательно по программе. Деталь закрепляется на столе в приспособлении. Перемещение от одного отверстия к другому производится по программе за счет горизонтальных перемещений стола, которые называются позиционированием инструмента. Сама обработка отверстий осуществляется поступательным (вертикальным) перемещением инструмента (рис. 33). Основные методы обработки: сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы. На сверлильных станках с ЧПУ обработка ведется одним инструментом, смена одного инструмента на другой происходит вручную. Рис. 33. Схема обработки на сверлильном станке с ЧПУ Сверлильные станки с ЧПУ с револьверной головкой. Смена инструмента производится автоматически. Такие станки применяются в серийном производстве (рис. 34). Рис. 34. Компоновочная схема обработки на сверлильном станке с ЧПУ с револьверной головкой Схемы обработки рисуются так же, как и при обработке на обычных сверлильных станках с ЧПУ, но с учетом позиций обработки. 3.5. Схемы обработки на расточных станках Основные формообразующие движения: вращение инструмента и поступательное перемещение этого же инструмента. В единичном, мелкосерийном и серийном производствах распространена обработка на горизонтально-расточных станках. Деталь устанавливается на столе в приспособлении, инструмент вместе с силовой головой получает движение вдоль оси (рис. 35, а). В единичном, мелкосерийном производствах для обработки высокоточных отверстий применяются вертикальные координатно-расточные станки. Инструмент – расточные оправки (рис. 35, б). а) б) Рис. 35. Схемы обработки: а – на горизонтально-расточном станке; б – координатно-расточном станке В крупносерийном и массовом производствах применяются агрегатно-расточные станки (рис. 36.). В массовом и крупносерийном производствах для выполнения точных отверстий применяют алмазно-расточные станки, работающие по схеме обычных горизонтально-расточных станков. Рис. 36. Схема обработки на агрегатно-расточном станке 3.6. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающий центр» Обрабатывающий центр – станки с ЧПУ, оснащенные инструментальным магазином (от 12 до 100 и более инструментов). Инструмент из магазина в шпиндель устанавливается автоматически специальным устройством. Большое распространение получили обрабатывающие центры фрезерно-сверлильно-расточной группы. Эти станки можно подразделить на станки с вертикальным расположением шпинделя и горизонтальным. Для станков с вертикально-расположенным шпинделем принцип обработки тот же самый, что и для обычных фрезерных станков с ЧПУ. Отличие станков в том, что на обрабатывающих центрах обработка возможна большим количеством инструментов с их автоматической сменой. Деталь устанавливают в приспособление универсального или специализированного типа. Деталь обрабатывается с одной стороны; формообразующие движения такие же. Станки с горизонтально-расположенным шпинделем имеют поворотный стол, и деталь может обрабатываться максимально с четырех сторон за счет поворотного стола (рис. 37, а). а) б) Рис. 37. Схемы обработки на станках типа «обрабатывающий центр»: а – позиция первой структуры (вид сверху); б – позиция второй структуры Для станков типа «обрабатывающий центр» характерно наличие увеличенного количества управляемых координат. Если на обычных станках с ЧПУ максимальное количество управляемых координат три: x, y, z, то на станках типа «обрабатывающий центр» может быть четыре управляемых координаты: добавляется координата поворота стола «n». На отдельных станках может быть пять управляемых координат: x, y, z, n и вертикальное перемещение с помощью стола yст. 3.7. Схемы обработки на строгальных, долбежных и протяжных станках Строгание. Основные формообразующие движения: деталь и инструмент в процессе обработки перемещаются поступательно (рис. 38.). Применяется, в основном, в единичном производстве. Долбление. Основное формообразующее движение – возвратно-поступатель-ное движение инструмента (рис. 39.). Деталь в процессе обработки неподвижна. Применяется в единичном и, частично, в мелкосерийном производстве. Рис. 38. Схема обработки на строгальном станке Рис. 39. Схема обработки на долбежном станке Протягивание. Протягивание может производиться на специальных протяжных станках горизонтального и вертикального исполнения. На этих станках могут обрабатываться отверстия и плоскости. Обработка отверстия представлена на рис. 40. Основные формообразующие движения: осевое перемещение инструмента – протяжки и поперечное движение за счет перепада зубьев протяжки. Рис. 40. Схема обработки отверстия протягиванием При протягивании отверстия деталь не закрепляется, она лишь поддерживается специальным устройством – ложементом. В процессе обработки деталь самоустанавливается по протяжке. 3.8. Схемы обработки при хонинговании и суперфинишировании Хонингование  отделочный метод обработки, с помощью которого можно обеспечить повышенные требования по точности формы и шероховатости поверхности. Режущий инструмент – хон, оснащенный абразивными или алмазными брусками. Основные формообразующие движения: инструмент вращается и перемещается возвратно-поступательно многократно (рис. 41). Деталь в процессе обработки неподвижна. Оборудование – специальные хонинговальные станки. Суперфиниширование – отделочный метод обработки, позволяющий обеспечить минимальные величины шероховатости поверхности. Инструмент – суперфинишная головка. Формообразующие движения: вращение детали, перемещение головки вдоль оси детали и колебательные движения головки. В качестве оборудования применяются специальные суперфинишные станки (рис. 42). Рис. 41. Схема хонингования отверстия Рис. 42. Схема суперфиниширования наружной цилиндрической поверхности