Кузнецов Ю.Н. Станки с ЧПУ

ББК 34.63 —,5я73 К 89 УДК 621.9-529:681.322 107) Ргце в аеиты; и-р техн, наук, проф. А. Н. Федотов (Ленни. градский политехинческяй институт), д-р техн. наук, проф. йу. В. Тимофеев (Харьковский политехнический институт) Редакция литературы по машиностроительному комплексу Редактор И.

П. Ялиивя 2700020000-122 М211(04)-9! 15ВН 5 11-001906.! ББК 04.03 — йи70 (С) 1О. П. Кузнецов, !9911 Куанепоп Ю. Н. К89 Станкн с ЧПУ."Учеб. пособие.— К.: Выща шк., 1991.— 278 с.: нл. 15ВМ 5-11-001906-1 Прнцедены основные понятия п определения по автоматическим системам управления технологическими процессамн, ставнями с различной степепьш автоматизации в проязводнтель. ности. Лана классификация станков с ЧПУ по различным прививкам. Освешены вопросы компоновки, расчета и конструирования этих станков, станочнмх модулей, их типовых механизмов и устройств.

Показана возможность применения ЭВМ на различных агапах создания новых стакков, а также вффективность применения на верхних уровнях проектирования современных методов поиска новых технических решений. Лля студентов вузов, обучаатшихся по спецнальяостям еТехиология мешииостроенияз п «Металлорежушие станки п ннструиеитыь. 4ЗГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 1, Общве сведения и принципы оптнмааыюге преектврезавнн станков е ЧПУ !.!. Основные направления раззнтва советского станкострое. ння 1.2. Основные понятна н определение 1.3. Классвфнкзцня станков е ЧПУ 1,4.

Техннко-зкономнческне показателя станков о ЧПУ 1.5. Точность н жесткость станков о ЧПУ 1.6. Эволюция конструконй в конструктивные погрешностн станков с ЧПУ 1.7, Эволюция н конструктнвные погрешпоств систем ЧПУ 2. Особенности проектнрозанвя станков с ЧПУ 2.!. Этапы процесса создапяя новых станков 2.2. Основные предпосылнн оптимального проектирования станков как техннческой системы 2.3.

Выбор прннцкпнальной схемы станков а ЧПУ 2.4. Особенности проектнровання станков о адаптивным уп- равлением 2.5. Структура компоновок станков е ЧПУ 2.6. Математические свойства структурных формул компоно- вок 2.7. Выбор оптнмального решения прн проектярованнн став- коз з, Принципы построення станков с ЧПУ 3,!. Общие принципы построения однопознцяонных станков с, ЧПУ 3.2. Тенденцнн построевня токарныа станков о ЧПУ З,З. Особенностн построеннн сверавльвых, расточных в фрезер- ных станков о ЯПУ 3.4, Особенностн построення зубообрабатывающнх станков с ЧПУ 3,5. Особенности построения павфовальных станков с ЧПУ 36, Прннцнпм поотроеннк многооперацнонных станков для плоских в корпусных деталей 6 7 7 11 18 21 26 32 40 44 49 56 59 67 76 78 83 83 89 93 '99 103 106 3.7, Особенности построения многооперационных станков для тел вращения . '...............

!14 3.8. Принципы построения н расчет числа поанций многопоеицнонных станков о ЧПУ............. 119 3.9. Компоновка двухшпиндельныз токарных автоматов о ЧПУ .................... 127 3.10. Особенносш построения многошпиндельных токарных автоматов с ЧПУ................ 133 4. Проектирование приводов н расчет характеристик рабочих органов станков с ЧПУ.............. 150 4.1.

Структура привода станка . . . . . . . , . . . 150 4.2. Выбор н расчет привода главного движения . . . . . . 154 йг3. Выбор н расчет привода подач ......., . 159 '4.Ф. Расчет точности конечных положеяий рабочего органа поступательного действия . .

. . . . . . . . . . . 162 '4.5, Расчет точности конечных положений рабочего органа поворотного и вращательного действия . . . . . . . . 165 4.6. Раечет податливоети шпнндехьных узлов . . . . . ..169 4.7. Расчет податливости шариковой винтовой передачи . . 18! 6. Конструирование и расчет нехаинзмов и устройств автоматического манипулировшша ааготовкамн . . . . . . .

. 183 5.1. Типовые механизмы ч устройства станков е ЧПУ . . . 183 5.2. Способы автоматической загрузки заготовок . . . . . 186 6.3. Конструирование и расчет механизмов автоматической подачи прутка . . . . . . . . . . . . . . . . . !90 6.4. Конструирование устройств автоматической смены ваготовок ...,,...,........... 210 Б.Б. Общие принципы конструирования механизмов автоматического аажнма заготовок.........,,... 212 5.6. Конструирование и основныа характеристики аажимных патронов .

. . , . . . . . . . . . . . . . . . 227 6. Конструирование и расчет механизмов н устройств автоматзческого манипулирования инструментом и рабочнмн органами. . 249 6.1. Конетруирование н раочет устройств автоматической сме. иы инструмента . . . . . . . . . . . . . . . . 243 6.2. Механизмы автоматической амени еажимных патронов н ин елементов . . .

. ., . . . . ; . . . . . . . 2% 6.3. Конструирование и расчет механизмов автоматического аакрепления режущего инструмента . . . . . . . . . 26! 6.4. Конструирование н расчет механизмов автоматического ° ажнма подвнжныз рабочиз органов ......... 269 Саксов кскользоеаквод в рекамавдунмод лигвзрашуры 274 Предметкыд указашзль ............. 27$ РОР версию подготовил ст.гр. МС-04б СеменюгД.Ю. 1ц 10.2007 а пведисловме Развитию народного хозяйства предстоит придать такое ускорение, которое обеспечит выход его на высокие рубежи.

Для решения основной задачи повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции при минимальных затратах необходимо широкое внедрение машин и оборудования со встроенными средствами микропроцессорной техники, однооперационных и многооперационных станков с числовым программным управлением (ЧПУ), робототехнических комплексов н гибких производственных систем. В последнее время машиностроительный комплекс приобретает такие новые качества, как гибкость и экономичность, высокий уровень автоматизации производственных процессов н минимальный расход энергии и сырья. Использование,станков-автоматов и станков с ЧПУ делает труд рабочего и инженера творческим, свободным от рутинных действий, Современный станок с ЧПУ представляет собой самоуправляюшуюся рабочую машину, органически связанную с вычислительной машиной, работающей в реальном масштабе времени и преобразующей дискретные сигналы информации в дискретные сигналы управления.

Материал учебного пособия построен на основе многолетнего опыта преподавания спецкурса «Станки с ЧПУ» в Киевском политехническом институте, а также с учетом качественных изменений, происшедших в области отечественного и мирового станкостроения в последнее десятилетие. Основное внимание в учебном пособии уделено системному подходу к проектированию станков с ЧПУ и их механизмов.

В нем сформулированы принципы построения и компоновки однооперационных н многооперационных станков, однопозиционных н многопозиционных станков. Принедены основы конструирования и методики расчета приводов станков с ЧПУ, механизмов н устройств рабочих и вспомогательных движений. Последний материал, к сожалению, ограничен небольшим объемом книги.

Цель настоящего учебного пособия — помочь студентам вузов, обучающимся по специальности 1202 «Металлорежущие станки и инструменты», в изучении основ конструирования и расчета станков с ЧПУ и станочных комплексов. При подготовке рукописи к печати автор учел ценные критические замечания рецензентов, за которые выражает им глубокую благодарность.

Ф. ОЬЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАНКОВ С ЧПУ '1Л. Основные направления развитии советского станкостроения В настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию структуры выпускаемых станков, станочных комплексов, и в первую очередь — станков с ЧПУ, многооперационных станков типа «обрабатывающий центр», тяжелых станков, станков высокой и особо высокой точности, автоматизированных н роботизированных комплексов и линий, гибких производственных систем.

Основные направления развития отечественного станкостроения подчинены следующим главнымцелям: 1) повышению производительности обработки; 2) повышению качества обработки; 3) снижению затрат на обработку; 4) улучшению условий труда; 5) интеллектуализации производства; 6) расширению технологических возможностей оборудования. Достижение первых трех целей позволит решить технико-экономические проблемы за счет максимальной автоматизации производства, эффективность которой можно оценить по выражению [4) Э вЂ”, где П вЂ” пара- П К метр производительности )П = (Т вЂ” Т„Т!Т„, ҄— штучное время; ҄— время на обработку: Т, — среднее машинное время)„К вЂ” параметр качества, который может быть определен на основе сравнения требуемого и фактического качеств по отдельным критериям — размерам, форме, массе, шероховатости обработанной поверхности с учетом весовых коэффициентов П7); 3 — суммарные затраты на обработку, состоящие из капитальных, временных и отнесенных к изготавливаемой детали затрат.

Достижение четвертой и пятой целей позволит решить социально-экономические проблемы путем широкого внедрения комплексной автоматизированной системы научных исследований, проектирования новых технических систем подготовки и освоения производства. Достижение шестой цели позволит решить многие технические, экономические и социальные проблемы. На современном этапе развития машиностроительного комплекса, и в частности в станкостроении, наметилнсь следующие главные тенденции: 1) широкое применение концентрации (совмещения) операций, что ведет к повышению производительности при снижении ее трудоемкости; 2) применение ресурсосберегающих малоотходных н безотходных технологий, повышающих коэффициент использования металла н сокращающих расход энергии; 3) совмещение в одном станке нескольких методов обработки (шлифования и электрохнмической, механической и термической, резания и тонкого пластического деформирования, зубофрезеровання и зубошлифования, точения и протягивания и т.

д.), что сокращает количество оборудования и снижает трудоемкость изготовления; 4) агрегатно-модульный принцип построения станков, станочных комплексов и другого технологического оборудования, что повышает степень его унификации, качество изготовления и сборки, надежность работы, сокращает сроки и затраты на проектирование и изготовление; б) стремление к прецизионной и ультрапрецизионной обработке (например, таких деталей, как барабаны и диски памяти, элементы интегральных схем, зеркальные поверхности телескопов) путем сокращения кинематических цепей и замены механических цепей электрическими, что повышает качество обработки и снижает металлоемкость оборудования; 6) стремление к безлюдной технологии за счет гибкой комплексной автоматизации, широкой роботнзацни, применениядиагиостнческих систем, что повышает коэффициенты сменности и использования оборудования; 7) миниатюризация систем управления н возможность наращивания управляющих координат систем ЧПУ; 8) применение станков с ЧПУ даже в крупносерийном и массовом многономенклатурном производстве наряду с высокопроизводительными станками-автоматами.