Металлорежущие станки и автоматы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Классификация и система обозначения станков

2. Шлифование

3. Инструмент, применяемый при шлифовании

4. Компоновка механических цехов

Список использованной литературы

1. Классификация и система обозначения станков

Металлорежущие станки в зависимости от вида обработки делят на девять групп (табл. 1), а каждую группу - на десять типов (подгрупп), характеризующих назначение станков, их компоновку, степень автоматизации или вид применяемого инструмента. Группа 4 предназначена для электроэрозионных, ультразвуковых и других станков.

Обозначение модели станка состоит из сочетания трех или четырех цифр и букв. Первая цифра означает номер группы, вторая - номер подгруппы (тип станка), а последние одна или две цифры - наиболее характерные технологические параметры станка. Например, 1Е 116 означает токарно-револьверный одношпиндельный автомат с наибольшим диаметром обрабатываемого прутка 16 мм; 2Н 125 означает вертикально-сверлильный станок с наибольшим условным диаметром сверления 25 мм. Буква, стоящая после первой цифры, указывает на различное исполнение и модернизацию основной базовой модели станка. Буква в конце цифровой части означает модификацию базовой модели, класс точности станка или его особенности. Классы точности станков обозначают: Н - нормальной; П - повышенной; В - высокой, А - особо высокой точности и С - особо точные станки. Принята следующая индексация моделей станков с программным управлением: Ц - с цикловым управлением; Ф 1 - с цифровой индексацией положения, а также с предварительным набором координат; Ф 2 - с позиционной системой ЧПУ, ФЗ - с контурной системой ЧПУ; Ф 4 - с комбинированной системой ЧПУ. Например, 16Д 20П - токарно-винторезный станок повышенной точности; 6Р 13К-1 - вертикально-фрезерный консольный станок с копировальным устройством; 1Г 340ПЦ - токарно-револьверный станок с горизонтальной головкой, повышенной точности, с цикловым программным управлением; 2455АФ 1 - коорди-натно-расточный двухстоечный станок особо высокой точности с предварительным набором координат и цифровой индикацией; 2Р 135Ф 2 - вертикально-сверлильный станок с револьверной головкой, крестовым столом и с позиционной системой числового программного управления; 16К 20ФЗ - токарный станок с контурной системой числового йро" граммного управления; 2202ВМФ 4 - многоцелевой (сверлильно-фрезерно-расточный) горизонтальный станок высокой точности с инструментальным магазином и с комбинированной системой ЧПУ (буква М означает, что станок имеет магазин с инструментами).

Станки подразделяют на широкоуниверсальные, универсальные (общего назначения), специализированные и специальные.

Специальные и специализированные станки обозначают буквенным индексом (из одной или двух букв), присвоенным каждому заводу, с номером модели станка. Например, мод. МШ-245 - рейкошлифовальный полуавтомат повышенной точности Московского завода шлифовальных станков.

Таблица 1 - Классификация металлорежущих станков

2. Шлифование

Шлифование - это процесс резания материалов с помощью абразивного материала, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Шлифование применяется как для черновой, так и для чистовой и отделочной обработки.

При шлифовании главным движением является вращение режущего инструмента с очень большой скоростью. Чаще всего в качестве шлифовального инструмента используются шлифовальные круги. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Каждое абразивное зерно работает как зуб фрезы, снимая стружку.

Процесс резания при шлифовании имеет значительное отличие по сравнению с работой лезвийного инструмента. При вращательном движении круга, в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100 000 000 в минуту). Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях- от 30 м/c и выше (порядка 125 м/c). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что не может резать обрабатываемую поверхность.

Такие зерна производят работу трения по поверхности резания. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упругопластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом.

Шлифование применяют в основном для заготовок из закаленных сталей. С развитием малоотходных технологий доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным увеличиваться.

3. Инструмент, применяемый при шлифовании

металлорежущий станок шлифование абразивный

В промышленности находят применение как естественные, так и искусственные абразивные материалы.

К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак и некоторые другие. Однако ввиду того, что свойства этих материалов нестабильны, а запасы их ограничены, основное применение в промышленности получили искусственные материалы. К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, корборунд, карбид бора, синтетические алмазы и сверхтвердые материалы, полученные на основе кубического нитрида бора.

Электрокорунд представляет собой кристаллический оксид алюминия Al2O3. В зависимости от содержания оксида алюминия различают три типа электрокорунда: нормальный электрокорунд (Э), содержащий до 95% Al2O3, электрокорунд белый (ЭБ), содержащий 95-98% Al2O3, режущая способность которого значительно выше (на 30-40%), и монокорунд, содержащий 98-99% Al2O3. Чем выше содержание кристаллического оксида алюминия в электрокорунде, тем выше его режущие свойства. Электрокорунд применяется для шлифования сталей, чугунов и цветных металлов. Абразивные материалы из монокорунда предназначены для получитового и чистового шлифования деталей из цементированных, закаленных и высоколегированных сталей. Карбид кремния (карборунд SiC) по сравнению с электрокорундом обладает большей твердостью, но и хрупкостью. При дроблении его зерна имеют более острые кромки, что обеспечивает повышенную производительность обработки.

Карбид кремния выпускают двух марок. Карбид кремния черный (КЧ) содержит 95-97% SiC и применяется для обработки хрупких металлических материалов, цветных металлов и неметаллов. Карбид кремния, содержащий не менее 97% SiC, имеет зеленый цвет (КЗ) и обладает более высокими свойствами. Он преимущественно используется для заточки твердосплавного режущего инструмента.

Карбид бора (B4C) отличается чрезвычайно высокой прочностью, но очень хрупок и дорог. Используется в основном в виде несвязанных абразивных зерен для доводки твердосплавного режущего инструмента, притирки, резки драгоценных камней и т.д.

Синтетические алмазы (СА) получают из графита (99,7%С и 0,3% примеси) в специальных камерах при давлении около 1,3 ГПа в присутствии катализатора и температурах 1200-2400 С. В зависимости от температуры получается различная форма кристаллов и окраска от черного цвета при низких температурах до светлого при высоких.

Синтетические алмазы имеют большую остроту режущих кромок по сравнению с естественными, и потому более производительны в качестве абразивного инструмента. Алмаз имеет чрезвычайно высокие режущие свойства, так как он является самым твердым веществом, обладает очень высокой теплопроводностью и износостойкостью, имеет малый коэффициент трения по металлу. Однако он недостаточно теплостоек (до 800С), что позволяет его использовать в основном для обработки хрупких материалов, цветных металлов и неметаллов.

Кубический нитрид бора (КНБ) - эльбор, боразон и другие - синтетический сверхтвердый материал близок по твердости к алмазам, но имеет теплостойкость почти вдвое более высокую (до 1500С). Высокая теплостойкость и малое химическое сродство с железом позволяет успешно использовать его для обработки высокопрочных и закаленных сталей и сплавов на основе железа.

Зерна абразивных материалов являются режущими элементами абразивных инструментов. Основным видом абразивных инструментов являются шлифовальные круги, форма и размер которых определяет ГОСТ 2424-60, который предусматривает 22 профиля с диаметрами от 3 до 1100 мм. Среди них наиболее часто применяются следующие формы: плоские прямые (ПП), плоские с выточкой (ПВ), чашечные цилиндрические (ЧЦ) и конические (ЧК), кольца (1К), тарельчатые (2Т) и т.д.

Все большее применение находит обработка с применением абразивной ленты. Этот метод применяется для черновой, чистовой и отделочной обработки и во многих случаях обеспечивает значительное повышение производительности труда.

Свойства абразивных инструментов и их работоспособность будут определяться маркой абразивного материала, а также характеристиками инструмента: зернистостью абразива, видом связки, твердостью и структурой. По размеру абразивные зерна подразделяются на 26 номеров зернистости и делятся на шлифзерна (номера зернистости 200-16), шлифпорошки (номера 12-3) и микропорошки (номера М 40-М 5). Номер шлифзерна и шлифпорошка соответствуют размеру зерен в сотых долях миллиметра, а номер микропорошков показывает размер зерна в микрометрах.

Выбор зернистости абразивного инструмента определяется величиной припуска на обработку, чистотой обработанной поверхности и точностью обработки. Для грубой предварительной обработки и обработки вязких материалов рекомендуется крупнозернистые инструменты, обеспечивающие высокую производительность, но низкое качество. Отделочные работы производятся мелкозернистыми кругами.

Для соединения абразивных зерен в абразивный инструмент служит связка. Связки подразделяют на органические и неорганические. Из неорганических связок наиболее часто применяются керамические (К) и силикатные (С).

Керамическая связка состоит из огнеупорной глины, полевого шпата, талька и жидкого стекла. Благодаря высокой прочности, водостойкости и жаропрочности она является самой распространённой. Недостатком керамической связки является значительная хрупкость.

Силикатная связка представляет собой жидкое стекло и имеет небольшую прочность. Круги на силикатной связке предназначены для обработки деталей в тех случаях, когда не допускается повышение температуры и нельзя применять смазочно-охлаждающие жидкости.

К органическим связкам относятся вулканитовая (В) и бакелитовая (Б). Вулканитовая связка состоит из 70% каучука и 30% серы. Абразивные инструменты на такой связке обладают большой прочностью, но имеют малую теплостойкость. Связка применяется для узких фасонных кругов. Бакелитовая связка представляет собой синтетическую смолу. Круги, изготовленные на этой связке, прочны, эластичны, допускают большие окружные скорости, но могут применяться при температуре не выше 180С.

Алмазные круги состоят из стального, алюминиевого или пластмассового кольца (основания) и закрепленного на нем алмазного слоя толщиной 1,5-5,0 мм.

Абразивный инструмент должен обладать определенной твердостью. Под твердостью понимается способность связки удерживать абразивные зерна. В соответствии с этим разработана шкала твердости, согласно которой все абразивные делятся на 16 степеней твердости. Для каждого конкретного случая обработки необходимо подбирать инструмент определенной твердости. В круге повышенной твердости при работе продолжают удерживаться притупившиеся зерна, что приводит к повышению температуры в зоне резания и прожога обрабатываемой поверхности. Такой круг требует частичной правки для восстановления режущей способности. Слишком мягкий круг будет сильно изнашиваться, при этом будут выкрашиваться зерна, не потерявшие еще своей остроты.

При подборе круга для данных условий обработки стремятся добиться "самозатачивания". В этом случае своевременно будут выкрашиваться затупившиеся зерна и открываться новые, острые.

В любом абразивном инструменте наряду с абразивными зернами и связкой имеются поры (пустоты), способствующие его охлаждению в процессе работы. Структура абразивного инструмента определяется количественным соотношением в нем зерен, связки и пор. Имеется 13 номеров структур. Чем больше номер структуры, тем меньше в единице объема зерен и больше пор.

Характеристики абразивных кругов маркируются на нерабочей поверхности круга, где приводятся их условные обозначения: вид абразивного материала, зернистость, форма, размер и допустимая максимальная скорость вращения.

В процессе работы шлифовального круга абразивные зерна изнашиваются и теряют режущую способность, а круг засаливается продуктами обработки. Для восстановления режущих свойств и геометрической формы производится периодическая правка круга. Наиболее качественная правка производиться алмазными инструментами.

Более грубая правка осуществляется шарошками, оснащенными монолитными твердосплавными дисками, металлическими дисками и звездочками из износостойких сталей или правочными кругами из карбида кремния, термокорунда т.д.

4. Компоновка механических цехов

Правильное размещение оборудования является основным звеном в организации безопасной работы производственного участка и цеха. При размещении оборудования необходимо соблюдать установленные минимальные разрывы между станками, между станками и отдельными элементами здания, правильно определять ширину проходов и проездов. Невыполнение правил и норм размещения оборудования приводит к загромождению помещений и травматизму.

Расположение оборудования на площади цеха или участка определяется в основном технологическим процессом и местными условиями.

При автоматизированном производстве (комплексные автоматические заводы или цеха, автоматические линии, поточное производство) оборудование размещается по ходу технологического процесса в единую цепочку с соблюдением расстояний между оборудованием и конструктивными элементами здания. На автоматических и поточных линиях большой протяженности для перехода с одной стороны линии на другую устраивают переходные мостики.

При многостаночном обслуживании оборудование располагают с учетом максимально возможного сокращения расстояний между рабочими местами. Если по условиям технологического процесса необходимо предусмотреть стеллажи или столы для заготовок и готовых изделий, то для этого отводится дополнительная площадь в соответствии с особенностями производства.

Размещение металлорежущих станков, слесарных верстаков и другого оборудования в цехах холодной обработки принимается таким, чтобы расстояние между отдельными станками или группами станков были достаточными для свободного прохода рабочих, занятых. их обслуживанием и ремонтом. Во всех случаях размещение оборудования должно обеспечивать достаточное число проходов для людей и проездов для транспорта, обеспечивающих безопасность сообщения. Ширина проходов и проездов назначается в зависимости от расположения оборудования, характера движения, способа транспортирования и размеров деталей, но при всех условиях принимается не менее 1 м. Для перевозки грузов автомашинами устраиваются проезды шириной 3,5 м. Загромождение проходов и проездов, а также рабочих мест различными предметами не разрешается.

Проходы и проезды требуется содержать в чистоте и порядке, границы их обычно отмечаются белой краской или металлическими светлыми кнопками. Ширина рабочей зоны принимается не менее 0,8 м. Расстояние между оборудованием и элементами зданий, а также размеры проходов и проездов определяются нормами технологического проектирования механических и сборочных цехов машиностроительных заводов.

В единичном и мелкосерийном производстве часто оборудование размещается по группам станков (токарные, фрезерные, расточные, шлифовальные и т. п. станки); однако необходимо стремиться к тому, чтобы расположение оборудования исключало возможность возникновения в процессе работы встречных потоков материалов, полуфабрикатов и людей. Целесообразно устраивать в пролетах между оборудованием одностороннее движение. При транспортировании различных заготовок в проходах (особенно заготовок большой длины) нельзя допускать, чтобы транспортные средства и заготовки стесняли рабочую зону или выходили за границы проезда, прохода.

Рабочее место является первичным звеном производства, оно представляет собой определенный участок производственной площади цеха, предназначенный для выполнения одним рабочим (или бригадой) порученной работы, специально приспособленный и технически оснащенный в соответствии с характером этой работы. От того, насколько правильно и рационально будет организовано рабочее место, зависит безопасность и производительность труда. Как правило, каждое рабочее место оснащено основным и вспомогательным оборудованием и соответствующим инструментом. Отсутствие на рабочем месте удобного вспомогательного оборудования или нерациональное его расположение, захламленность создают условия для возникновения травматизма.

Рис. 1. Планировка рабочего места токаря

На рис. 1 приведена типовая организация рабочего места токаря-универсала. Рабочее место включает следующие принадлежности: тумбочку станочника для двухсменной работы 1, в каждом отделении которой хранится инструмент постоянного пользования и средства по уходу за станком; приемный стол 2 для размещения на нем тары с заготовками и обработанными деталями, нижняя полка стола используется для хранения принадлежностей к станку (патронов, люнетов и др.); деревянную решетку 3 под ноги, высота которой регулируется по росту станочника. По такой схеме целесообразно организовывать рабочие места и других станочников (фрезеровщиков, зуборезчиков, шлифовщиков и т. п.).

Рис. 2. Рабочее место сварщика для сварки малогабаритных изделий

Рабочее место сварщика, изображенное на рис. 2, предназначено для сварки малогабаритных металлоконструкций в серийном и мелкосерийном производствах. Оно укомплектовано необходимой оргоснасткой с учетом рекомендаций научной организации труда. В рабочее место входит: стол сварщика 2, стул 3, стеллажи для заготовок 1 и сварных узлов 6, два перемещающихся стола 11, подставка для подающего механизма 5, аппаратный шкаф 8, инструментальная тумбочка 9, аппарат 7 для сбора флюса, поворотный консольный кран 4 и ящик для флюса 10. Такое размещение оборудования обеспечивает удобную и устойчивую позу сварщика в процессе работы, снижает затраты времени на вспомогательные операции и физическую нагрузку, улучшает условия труда. Рабочее место снабжается приемниками вытяжной вентиляции у сварочных столов.

Рис. 3. План рабочего места контролера: 1, 3 и 5 - столы контролера; 2 - тележка малая; 4 - поверочная плита; 6 и 7 - столы приборные; 8 - тумбочка инструментальная; 9 - шкаф инструментальный; 10 - стол приемный рольганговой секции; 11 - каретка-оператор

На рис. 3 приведен план рабочего места контролера, организованного с учетом требований НОТ. Контрольный пункт оборудован удобной оргоснасткой и оснащен требуемыми измерительными приборами в зависимости от обслуживаемого производства. Детали, подлежащие контролю, подаются на контрольный пункт и на любое рабочее место контролера и возвращаются после контроля на специальных транспортных средствах, что исключает ручной труд. Такая организация рабочего места повышает производительность труда и уменьшает утомляемость контролера.

Мероприятия по улучшению организации рабочих мест заключаются в рационализации трудовых движений и соответствующем оборудовании рабочего места. Технологический процесс не должен допускать непроизводительных и опасных трудовых движений и тем более опасных поз рабочего.

Пространство, в котором совершается основная часть трудовых движений, сравнительно невелико. Исследования показывают, что наиболее благоприятная зона для работ сидя определяется площадкой в 0,1 мІ, когда предплечье поворачивается в локтевом суставе (руки полусогнуты). Другие зоны, например работа с помощью полностью вытянутых рук, менее благоприятны и вызывают быструю утомляемость. При работе стоя благоприятная зона также невелика. Осуществляя рационализацию трудовых движений, необходимо стремиться к обеспечению коротких и наименее утомительных движений. Следует помнить: чем больше сочленений участвуют в выполнении движения, тем оно, как правило, требует большей затраты сил. Поэтому при планировке рабочих мест и, в частности, при расстановке предметов организационно-технической оснастки необходимо предусматривать применение наиболее простых движений: движения одних пальцев, движения пальцев и запястья или движения пальцев, запястья и предплечья. Следует, по возможности, устранять такие движения, которые требуют участия не только плеча, но и всего корпуса.

При размещении на рабочем месте организационно-технической оснастки (стеллажей для заготовок и готовых деталей, инструментальной тумбочки, планшетов и пр.) или вспомогательного оборудования (поворотные краны, транспортеры и пр.) следует тщательно проверить по зонам досягаемости рук, насколько рационально установлен тот или иной предмет и какие виды движений будет при этом применять рабочий. Однако решение этой задачи не должно приводить к сближению оборудования, так как в противном случае рабочее место будет стеснено, и вероятность возникновения травматизма увеличится. На практике, используя опыт новаторов производства и соответствующие нормы при расстановке вспомогательного оборудования и оснастки, следует придерживаться такого принципа: заготовки и полуфабрикаты располагать на специальных стеллажах с левой стороны от рабочего, измерительный инструмент и тару для готовых деталей - с правой. Предметы, которыми пользуется рабочий чаще, располагают ближе к станку.

Планировка рабочего места зависит от многих условий - от типа оборудования, конфигурации и габаритов деталей, применяемой технологии, организации обслуживания, но для аналогичных работ можно установить типовые рациональные планировки рабочих мест. Следует отметить, что основное и вспомогательное оборудование не должно выходить за пределы площадки, отведенной для данного рабочего места, и устройство рабочего места должно учитывать рост и другие антропометрические данные каждого рабочего.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя: В 2т. /Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с. - Т.2.

2. Справочник технолога-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1986.

3. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; Под общ. Ред. И.А. Ординарцева. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987.

4. Металлорежущие станки и автоматы / Под ред. А.С. Проникова. - М.: Машиностроение, 1981. - 479 с.

Размещено на Allbest.ru