О металлообрабатывающих станках

Токарные станки

Главным движением токарного станка является вращение заготовки, тогда как сами режущие инструменты (обычно однолезвийные) регулируемо крепятся на неподвижной станине. Резец может подаваться по направляющим вдоль или поперек оси шпинделя. Заготовка крепится либо в патроне шпинделя, либо в центрах передней и задней бабки. Скорость подачи можно регулироваться вручную или автоматически посредством ряда клиноременных или зубчатых передач, которые приводят в движение ходовой винт и поперечные салазки суппорта. Скорость вращения заготовки регулируется в широких диапозонах в соответствии с выбранными режимами резания. Приводной электродвигатель может иметь как фиксированную, так и переменную частоту вращения. На токарных станках обычно выполняют операции обработки цилиндрических поверхностей, поперечной обточки и обрезки, нарезания винтовой резьбы и расточки осевых отверстий.

 

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ СТАНОК. Такие станки составляют основу станочного парка. Резец закреплен на поворотном суппорте, который позволяет автоматически или вручную подавать его вдоль или поперек детали, либо под углом при точении конических поверхностей. 1 – передняя бабка; 2 – планшайба; 3 – деталь (вал); 4 – резцедержатель; 5 – резец; 6 – суппорт; 7 – задняя бабка; 8 – делительная головка; 9 – поперечная подача; 10 – токарный хомутик.

 

Существуют токарные станки разных видов, типов и размеров. Токарно-револьверный станок, часто применяется для изготовления одинаковых деталей, снабжается несколькими режущими инструментами, закрепленными в поворотном (револьверном) суппорте. Блок управления револьверного токарного станка с ЧПУ передает команды движения шпинделя, поворота и перемещения револьверных суппортов, перемещения задней бабки. Когда же очень велик вес заготовки или ее форма такова, что заготовку легче обрабатывать на горизонтальном столе, используются большие токарно-карусельные станки . Рабочий стол такого станка вращается вместе с заготовкой, а режущие инструменты подаются либо сбоку, либо с торца заготовки.

Сверлильные станки

Сверлильные станки это наиболее распространенный вид станков. Назначение – просверливание и обработка отверстий, главные движения – вращение и подача режущего инструмента (сверла). Сверло подается вручную или автоматически с переключением скорости подачи и вращения. В зависимости от материала детали и сверла, глубины сверления ,диаметра отверстия и других факторов частота вращения шпинделя может быть постоянной, имеющей ряд фиксированных значений или изменяться.

 

Сверлильный станок

Сверлильный станок – один из самых примитивных металлорежущих станков. Подача сверла может быть ручной либо автоматической. Стол вручную перемещается по вертикали (а в некоторых моделях и по радиусу). На схеме показана обычный процесс – сверление спиральным сверлом малого отверстия в массивной заготовке. 1 – стол; 2 – тиски; 3 – деталь; 4 – сверло; 5 – автоматическая подача; 6 – ручная подача; 7 – переключение подачи.

Сверлильные станки более широкого назначения оборудуются рабочим столом с двумя салазками, перемещающимися под прямым углом друг к другу, устройством ЧПУ для перемещения стола и управления подачей сверла и устройствами для автоматической смены сверла. Существуют многошпиндельные сверлильные станки, применяемые одновремено с несколькими сверлами, также используются сверлильные бабки с несколькими шпинделями, которые крепятся в патроне одношпиндельногосверлильного станка.

 

Шлифовальные станки

Шлифовальные станки. Эти станки, главным движением которых является вращение шпинделя шлифовального круга, обрабатывают детали с высокой степенью точности и чистоты. Деталь закрепляется на станочном столе, который перемещается в разных направлениях при помощи микрометрических винтов. Материалом абразивного круга обычно выступает карбид кремния или оксид алюминия, но для обработки закаленной стали используется карбид бора, а для шлифования стекла и керамики – природный или синтетический алмаз.

 

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ СТАНОК с наружным и внутренним шлифовальными кругами. На схеме показано обработка внутренней фаски стальной заготовки штамповой матрицы. Делительная бабка позволяет выполнять шлифование под любым углом. Обрабатываемая деталь и шлифовальный круг вращаются в противоположных направлениях. 1 – делительная бабка; 2 – деталь; 3 – внутренний шлифовальный круг; 4 – отсос пыли; 5 – наружный шлифовальный круг.

 

Абразивный круг плоскошлифовального станка для обработки плоских поверхностей вращается на горизонтальной оправке над столом, на котором закреплена обрабатываемая деталь. Быстрое возвратно-поступательное перемещение стола в сочетании с более медленной поперечной подачей обеспечивает обработку всей поверхности детали. Цилиндрошлифовальные станки подобны токарным(существует шлифовальная оснастка и для токарных станков). Обрабатываемая деталь вращается, и быстро вращающийся абразивный круг касается ее наружной или внутренней цилиндрической поверхностью; иногда используются два круга, обрабатывающие обе поверхности одновременно. Бесцентровошлифовальный станок используется для высокоточной наружной обработки поверхностей стальных валов и труб. Деталь, вращающаяся между двумя подающими кругами и удерживаемая под шлифовальными, медленно подается, пока не будет пройдена вся длина детали. Фасонным шлифованием называется обработка поверхности шлифовальным кругом, имеющим сложный профиль (частично сферический, ступенчатый), который передается детали. Фасонный профиль поддерживается путем «алмазки» шлифовального круга.

Несколько советов по выбору точильно-шлифовального станка

Выбирая точильно-шлифовальные станки, обращайте внимание на конструкцию шпинделя. Иногда шлифовальные круги устанавливают не на отдельный шпиндель, а непосредственно на вал электродвигателя. Это допустимо для небольших кругов (до 250 мм). Но при использовании кругов диаметром от 300 мм и выше подшипники шпинделя испытывают значительные ударные нагрузки, на которые не рассчитано большинство общепромышленных электродвигателей. Вывод: при такой "упрощенной" конструкции за экономию производителя будет платить покупатель.
 

Фрезерные станки

фрезерные станки - универсальные с многолезвийным режущим инструментом – фрезой; главное движение – вращение фрезы. Шпиндель, несущий фрезу, вертикален, но его во многих случаях можно устанавливать по д углом к заготовке. Движение стола, которое происходит вручную или с помощью механического привода, точно контролируется по градуированным лимбам на ходовых винтах и по прецизионным шкалам с оптическим увеличением.

 

Фрезерная оправка (вал, несущий фрезу) горизонтальна. Стол, на котором устанавливается обрабатываемая деталь с необходимой оснасткой, может быть либо «простым», т.е. с перемещением по трем осям, либо универсальным, т.е. допускающим и угловые повороты.

Фрезерный станок

ГОРИЗОНТАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК, резание шпоночной канавки на небольшом валу. Левой рукой рабочий двигает стол (вместе с деталью) в продольном направлении, а правой – по вертикали. То и другое, а также поперечная подача могут осуществляться автоматически. 1 – оправка; 2 – фреза; 3 – тиски; 4 – деталь; 5 – стол.

Фрезерные станки

На станках с ЧПУ присутствует автоматическое управление перемещением стола и скоростью шпинделя. Иногда сам шпиндель устанавливается на салазках, допускающих его независимое перемещение в осевом или вертикальном направлении. Станок с ЧПУ такого типа позволяет серийно и с высокой точностью обрабатывать трехмерные поверхности, например, лопастей воздушных винтов и лопаток турбин.

Копировально-фрезерные станки могут обрабатывать сложные криволинейные поверхности, например, пуансонов и матриц для штампования листового металла, форм для литья под давлением и экструдирования. Индикаторный щуп проходит по фигурному профилю копира, а рабочая фреза передает этот профиль обрабатываемой детали.

Классификация

В зависимости от вида обработки делятся на девять групп. Потом, каждая группа подразделяется на девять подгрупп, представляющих станки по их типам.

Наиболее часто встречающимися типами являются горизонтальные, универсальные и вертикальные.

Горизонтальные консольно - фрезерные

Имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель. Стол может разворачиваться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях и вдоль оси, параллельной ей.

Универсальные консольно - фрезерные

В отличии от горизонтальных, имеют стол, который может поворачиваться на требуемый угол.

Вертикальные консольно - фрезерные

Имеют вертикально расположенный шпиндель, двигающийся вертикально и в некоторых моделях поворачивающийся. Стол может перемещаться в горизонтальном направлении перпендикулярно к оси шпинделя и в вертикальном направлении.

Широкоуниверсальные консольно - фрезерные

В отличие от универсальных имеют помимо основного горизонтального шпинделя приставную головку со шпинделем, поворачивающимся вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

Бесконсольно - фрезерные

Имеют шпиндель, расположенный вертикально и перемещающийся в этом направлении. Стол двигается в продольном и поперечном направлениях.

Продольно - фрезерные

Располагают столом, который может перемещаться только в продольном направлении по направляющим поверхностям станины. Вертикальные и поперечные перемещения получают шпиндельные бабки и шпиндели. Могут иметь, до двух вертикальных и до двух горизонтальных шпинделей при одно- и двухстоечном исполнениях.

Бесконсольно - фрезерные

Имеют шпиндель, расположенный вертикально и перемещающийся в этом направлении. Стол двигается только в продольном и поперечном направлениях.

Объемно - фрезерные

По принципу действия подразделяются на станки прямого и следящею копирования, осуществляемого путем ощупывания модели копировальным пальнем, а также программного управления, работающие одновременно и непрерывно по трем взаимно перпендикулярным координатам.

Фрезерные станки непрерывного действия

Непрерывного действия (карусельные) имеют вертикально расположенный шпиндель (шпиндели), установочно перемещающиеся по вертикали, и круглый стол, который может непрерывно вращаться со скоростью рабочей подачи, закрепление и обработка заготовок многопозиционные.

Шпоночно - фрезерные

Имеют вертикальный шпиндель, осуществляющий вращательное и одновременно с ним планетарное движение. Диаметр планетарного движения изменяется в соответствии с заданной шириной шпоночного гнезда. Стол двигается возвратно-поступательно в продольном направлении. Рабочий цикл автоматизирован.

Пример работы токарного станка с ЧПУ
 

Лентопильные станки

Лентопильные станки по металлу используются для резки обычно используемых материалов, начиная с алюминия и его сплавов, цветных металлов и, заканчивая высокотвердой сталью. лентопильные станки характеризуются жесткостью конструкции и высокой производительностью при условии соблюдения небольших размеров и мобильности.

 

Резка металлов под углом обеспечивается благодаря использованию поворотных тисков или путем поворота плеча пилы (согласно типу). Для больших размеров желательно использовать систему охлаждения.

Лидерами среди российских металлургов в сфере использования лентопильных, конечно, являются предприятия черной металлургии. Заводы же по обработке цветных металлов более осторожно подходят к задаче перехода на новую технологию резки. Снижение себестоимости, повышение конкурентоспособности российской металлургии напрямую связано с внедрением новых сберегающих технологий. В области резки металлов для российских металлургов новым стало применение лентопильных технологий. Ленточное пиление это одна из наиболее просто встраиваемых в производственный процесс и быстро окупаемых технологий.

Используются станки машиностроителями и металлургами, наряду с теми из них, кто занимается производством таких труднообрабатываемых материалов, как титановые и никелевые сплавы.

По функциональности, а следовательно, и по области применения их все можно подразделить на несколько классов. лентопильные станки первого класса используются для высокопроизводительной резки практически всех металлов, используемых в современном машиностроении: цветных сплавов, конструкционных и высоколегированных сталей, никелей и титановых сплавов. Они могуть резать с высокой скоростью как сплошной прокат и поковки большого диаметра, так и трубы и тонкостенный профиль. Оборудование этого класса может использоваться на основных производствах металлургических заводов, на заготовительных участках высокотехнологичных предприятий, эксплуатирующих труднообрабатываемые материалы, а также в цехах с потребностью в высокой производительности на единицу оборудования.

Стремительный рост в нашей стране парка лентопильных привел к многократному увеличению предложения отрезного оборудования на рынке. лентопильные технологии уже доказали, что за ними будущее в области простого производительного отрезного оборудования. В настоящий момент в нашей стране в той или иной степени представлено очень много производителей ленточных пил. При этом только в Европе насчитываются десятки производителей, выпускающих сотни различных моделей и типоразмеров.

В связи с этим перед большинством заводов встает сложная проблема правильного выбора необходимого оборудования. Ошибки, допускаемые при принятии решения о покупке того или иного станка, зачастую приводят к тому, что оборудование или не справляется с задачей, или его производительность не соответсвует текущим задачам, или стоимость одного реза превосходит экономически целесообразный уровень. У большинства специалистов предприятий нет огромного практического опыта использования современных лентопильных технологий, а значит и критериев их оценки. Поэтому правильность выбора сильно зависит от технической грамотности продавца, а также от его добросовестности и порядочности. Но сейчас в России, действительно квалифицированную помощь, могут оказать специалисты нескольких фирм, которые имеют опыт продаж и сервисного обслуживания не менее четырех-пяти лет. Часто же, стремление продавца любой ценой продать оборудование оборачивается для предприятия просто выброшенными деньгами, а для человека, принимавшего решение, по меньшей мере, подтверждением его некомпетентности. На самом же деле существует простая методика, основанная на ряде параметров: технических, финансовых, организационных, сервисных, позволяющая определиться покупателю с покупкой оптимального отрезного оборудования.

Технические параметры выбираются исходя из задачи, обусловленной диапазоном размеров обрабатываемых заготовок, маркой материала и его физическими свойствами, необходимой производительностью и коэффициентом загрузки оборудования. По функциональным возможностям, а, следовательно, по сфере применения все лентопильные можно разделить на четыре класса. Главная же цель покупателя - правильно определиться с тем, какого класса ему нужен станок для решения производственных проблем, и максимально точно классифицировать предлагаемые на рынке станки.

Классификация

лентопильные станки I класса

Лентопильные I класса используются для высокопроизводительной резки практически всех металлов, применяющихся в современном машиностроении. Это - цветные сплавы, конструкционные и высоколегированные стали, никелевые и титановые сплавы. Они могут разрезать с высокой скоростью как сплошной прокат и поковки большого диаметра, так и трубы и тонкостенный профиль. Отсюда и области применения: основные производства металлургических заводов, заготовительные участки высокотехнологичных предприятий, использующих трудно обрабатываемые материалы, а также цеха, с потребностью высокой производительности на единицу оборудования. Это обусловлено тем, что лишь станки первого класса могут успешно работать как с биметаллическими, так и с твердосплавными пилами.

По конструктивному исполнению из горизонтальных станков к первому классу относятся только портальные (у которых пильная рама перемещается вдоль подвижного портала) и двух стоечные (у которых пильная рама опускается вдоль вертикальных стоек). При этом главным критерием двухстоечного станка, по которому его можно отнести к станкам первого класса является конструкция направляющих, по которым перемещается пильная рама во время работы. Направляющие обязательно должны быть рассчитаны на сверхвысокие нагрузки, возникающие при резке поковок большого диаметра из труднообрабатываемых материалов. В процессе резания появляются усилия, которые стремятся повредить пильную раму, направляющие стойки и станину. Это приводит к возникновению микродеформаций пильной рамы, которые могут передаваться на остальные несущие части конструкции станка. В станках первого класса эта проблема решается за счет или применения призматических направляющих с линейными подшипниками, которые компенсируют деформации, или за счет развития диаметра цилиндрических направляющих, которые имеют достаточную жесткость, чтобы воспринимать все усилия. Относительный коэффициент жесткости стоек должен быть не менее 0,28 (относительный коэффициент жесткости равен отношению диаметра направляющей пильной рамы к максимальному диаметру заготовки). По степени автоматизации станки этой группы бывают автоматические и полуавтоматические. К обязательным атрибутам относятся: мощный электропривод с широким диапазоном скоростей, управление и скоростью и давлением подачи, устройство контроля натяжения полотна, относительно широкая пила, выдерживающая колоссальные знакопеременные нагрузки, механизм очистки пилы и т.п. Чаще всего применяемые опции - это CNC-контроль, отслеживающий целый ряд параметров, контроль отклонения пилы, установка заготовки по лазеру, система периодической автоматической смазки узлов и пар трения. То есть лентопильные I класса можно отнести к специальному отрезному оборудованию. При этом они характеризуются самой высокой стойкостью режущего инструмента и, соответственно, низкой стоимостью одного разреза. Наиболее же популярными являются станки второго и третьего класса.

лентопильные станки II класса

Лентопильные II класса могут применяться практически на всех заготовительных производствах (кроме тех, где необходимы станки первого класса). Они могут разрезать цветные металлы, легированные и нержавеющие стали, часть жаропрочных сталей и легкообрабатываемых титановых сплавов, т.е. те материалы, которые можно обрабатывать с помощью биметаллических ленточных пил (с режущей кромкой из быстрорежущей стали).

По конструктивному исполнению это двухстоечные (с относительным коэффициентом жесткости стоек менее 0,28), одностоечные и консольные (с пильной рамой закрепленной на шарнире). Большинство таких станков могут резать заготовку под различными углами к её оси. Поэтому они принадлежат к универсальному оборудованию. Но меньшая жесткость конструкцию, более низкая мощность электропривода и упрощенный дизайн ограничивают практическое применение. Второй класс используется для нарезки в размер труб, фасонного профиля и сплошного проката. При этом диаметр сплошного проката необходимо ограничивать примерно 70-80 % от максимально допустимого размера для данного станка (т. к. очень существенно снижается производительность, а самое главное ресурс оборудования). Обязательные отличительные черты консольных станков этой группы - это принудительное опускание пильной рамы гидравлическим приводом (в отличие от станков третьего класса, где пильная рама опускается под собственным весом, удерживаемая гидроцилиндром), электропривод с плавно меняющимся диапазоном скоростей, управление скоростью/давлением подачи, устройство визуального контроля натяжения полотна, механизм чистки пилы, отсутствие необходимости регулировки наклона осей шкивов привода пилы. По степени автоматизации станки этой группы изготавливаются автоматические и полуавтоматические. На автоматических станках подача заготовки в зону резания осуществляется гидравлическими тисками, что позволяет иметь точность по длине заготовки около 0,1 мм. На вышеперечисленных заготовках станки II класса имеют высокую стойкость режущего инструмента, и самый короткий срок окупаемости среди всех лентопильных станков. Это как раз и повлияло на массовую популярность их применения на заготовительных производствах машиностроительных заводов, мостостроительных предприятиях, фирмах, изготавливающих металлоконструкции.

лентопильные станки III класса

В основном, это станки с консольным расположением пильной рамы (но иногда встречаются и упрощенные двухстоечные). Они изготавливаются в автоматическом, полуавтоматическом и ручном исполнении. Основные недостатки консольных станков третьего класса - это опускание пильной рамы под собственным весом или за счет мускульного усилия рабочего, частое отсутствие механизмов очистки пилы и визуального контроля натяжения пилы, необходимость периодической регулировки наклона осей шкивов привода пилы, отсутствие контроля и регулировки давления пилы на заготовку (клапан на поддерживающем цилиндре позволяет регулировать лишь скорость подачи, да и то в очень узком диапазоне), нежесткая станина при тяжелой пильной раме и т. д. Эта группа очень капризна в эксплуатации, из-за использования более дешевых комплектующих и узлов оборудование ненадежно, требует высоко й квалификации обслуживающего персонала и частых регламентных работ. Поэтому в мире подобного станки класса используют на небольших производствах, не требующих высокой производительности, для резки в размер в основном труб и профильного проката. Отрезка сплошного проката занимает слишком много времени. Так, даже по сравнению со станками второго класса производительность на сплошном прокате может быть ниже в полтора-два раза. Опускание же пильной рамы под собственным весом часто приводит к вибрации полотна во время резания и резкому снижению срока службы пилы. Но в связи с тем, что у производственников ещё очень мало опыта эксплуатации лентопильных станков, а стоимость единицы оборудования третьего класса сравнительно невелика, то они завозятся в Россию в очень больших количествах. Их пытаются использовать даже в заготовительных цехах крупных заводов. Конечно, по сравнению с дисковыми пилами или механическими ножовками даже они являются значительным шагом вперед, но экономически и технически это неправильное решение проблемы. Т.к. при сравнительно низкой цене (на 10 - 40% ниже, чем II класса) высокие эксплуатационные расходы и низкий ресурс приводят к тому, что срок окупаемости растягивается практически на весь срок службы оборудования. Это уже почувствовали те предприятия, которые эксплуатируют лентопильные станки более трех- четырех лет, и повторные закупки отрезного оборудования они ориентируют в основном на станки второго и первого класса.

лентопильные станки IV класса

К лентопильным IV класса относятся все бытовые и настольные станки. Применять их в каком бы то ни было производстве категорически не рекомендуется, так как ресурс этого оборудования не выдерживает никакой критики при сравнительно высокой стоимости.

После определения технических параметров станка на второе место выходят финансовые вопросы стоимости оборудования, формы оплаты, отсрочки платежей, скидок и т.д. Затем следуют организационные вопросы, которые связаны с логистикой и пусконаладочными работами, переходящими в сервисное обслуживание и обучение обслуживающего персонала (механиков, технологов, рабочих). Важный параметр - это сервис, который зависит от фирмы-производителя (доступность непосредственного контакта с техническими специалистами и службой логистики) и фирмы-поставщика (наличие сервисной службы, региональной сети представительств со складами ленточных пил, расходных материалов и запчастей). Предварительным критерием оценки оказываемого сервиса может быть количество предприятий, имеющих два и более станков данной фирмы. Т.к. даже при наличии большого количества оборудования в стране, если сервис посредственный и качество станков невысокое, покупатель вряд ли будет совершать повторную покупку оборудования у данного продавца. Резюмируя, можно сделать вывод, что покупка любого оборудования, а особенно малоизвестного, является сложным и кропотливым процессом, поэтому нада стараться делать его тщательно и взвешанно.

® Все права защищены, копирование информации возможно только с указанием источника