Технико-экономические показатели станка.
С точки зрения энергоемкости, станки для изготовления болтов могут быть как малоэнергозатратные (токарные, резьбонакатные), так и многоэнергозатратные, например, станки с ЧПУ и холодновысадочной станции для производства болтов.
Автоматизация в сфере изготовления болтов, гаек, шпилек и тому подобное, в настоящее время, не останавливается. Все начиналось с изготовления всех этих изделий с настольного токарного станка, резьбонакатного станка, затем технологии модернизировались и на смену им приходили: холодновысадочные станции для производства болтов, холодные объёмные штамповки, и, в настоящее время, на смену предшественникам приходят станки с числовым программным управлением. Они являются более продуктивными, так как имеют большой магазин инструментов и большую номенклатуру изготавливаемых изделий. Также станки с ЧПУ имеют наиболее высокую точность и они менее ресурсозатраны.
При выборе технологических параметров станка нужно учитывать объём изготавливаемых изделии в год, также их точность и материал, из которых будут изготавливаться изделия, в зависимости от размера и партии можно примерно представить какой брать станок. Если же партия не большая и изделия не очень габаритные, можно выбрать, например, токарный настольный станок либо резьбонакатный, но если партия большая следует рассматривать холодновысадочные станции для производства болтов или же варианты холодной объёмной штамповки. Ели изделия очень массивны, то следует уже рассматривать станки с ЧПУ либо универсальные станки.
Станки данной группы подходят для изготовления:
Болтов
Шпилек
Гаек
Нарезания резьбы на различных цилиндрических поверхностях
В качестве заготовки для изготовления болтов чаще всего используют шестигранные прутки, но если же болт является закладным, то его заготовкой может выступать и обычный цилиндрический пруток.
Выбор технических характеристик станка
Геометрическими параметрами рабочего станка являются его габаритные размеры, степень точности, производительность, степень автоматизации.
К слову о точности, исходя из сферы применения детали мы уже определяем какой квалитет ближе к нашим требованиям. Если речь идет об обычном промышленном назначении, то болты можно спокойно исполнить на токарном автомате настольного типа. Если же назначение изделия нужно будет в сфере ракетостроения или в авиастроении и т.п., то болты следует исполнять на станках с ЧПУ, где всё исполняет машина и риск человеческой ошибки становится значительно меньше.
Компоновка станка
В качестве примера для изготовления болтов стоит взять токарные и токарно-винторезные станки, так как на них можно изготавливать как малые так и большие изделия.
В данных станках есть: станина, шпиндельная бабка, а также направляющие: широко-винтовая пара, резцедержатель и задняя бабка в которой располагается пиноль.
Компоновка станка во многом играет роль на его производительности, но также чем станок более модифицирован, тем больше его станко час. Так, например токарно-револьверный станок может располагать в себе более четырех резцов, и тем самым выполнять больше операций без траты на время переналадки, чем он и повышает свою стоимость в отличии от обычного, универсально токарного станка.
Конструктивная компоновка токарного станка выглядит так:
- станина, на которой располагаются все рабочие органы станка;
- шпиндельная бабка, в которой размещены сам шпиндель, коробка скоростей, а также другие элементы;
- коробка подач, передающая движение от шпинделя к суппорту с помощью ходового винта либо ходового валика, в зависимости от операции;
- фартук, в нем преобразуется вещательное движение винта или валика от коробки подач в поступательное движение суппорта с инструментами;
- в пиноли задней бабки может располагаться центр для удержания цилиндрических длинных деталей или стержневых инструментов (например, сверло, зенкер, развертка и т.д);
- суппорт, предназначен для удержания инструмента (резцов). В данной модели он может удерживать до 4 инструментов.
Структурой компоновки служит, как уже ранее оговаривалось, степень точности изготавливаемых болтов, их количество и служебное назначение.
Привода главного движения в станке
Привод главного движения в станке берет свое начало с электродвигателя, затем через ремень поступает на коробку скоростей, где через различные шестерёнки с помощью электромагнитных муфт, шпинделю сообщается та или иная скорость. Пример структурной сетки скоростей представлен ниже.
Рисунок 1 «Структурная сетка скоростей»
В данных моделях за счет электромагнитных муфт возможно переключение скоростей без остановки шпинделя, что делает его практичнее и более эффективным.
Направляющие станка
Основными критериями направляющих станков являются их жесткость, виброустойчивость, долгий срок службы.
Направляющие подразделяются на:
1. Направляющие качения
1.1. Роликовые направляющие модульного типа.
Их главные три приемущества простой монтаж, легкое выдвижение и низкая цена. Но также у них есть существенные недостатки: при открытии они слишком шумят и главным недостатком является то что они выдерживают очень малые нагрузки.
1.2. Шариковые направляющие модульного типа.
Плюсами данных направляющих служат: возможность выдерживать значительную нагрузку, почти в 2 раза превышающую долю роликовых систем, плавность движения. Также плюсом является их бесшумность, и, следует отметить, длительный срок службы и надежность таких направляющих. Главным недостатком является их высокая стоимость.
2. Направляющие скольжения
2.1. Гидростатические направляющие.
Данные направляющие широко распространены в металлорежущей промышленности. Они обладают высокой чувствительностью к точным исполнительным движениям, а также равномерность при любых скоростях скольжения.
Из недостатков, следует отметить, сложность конструкции таких направляющих, дополнительные устройства для остановки в заданной позиции, их не «экологичность».
Данные направляющие так же делятся на открытые и замкнутые.
2.2. Гидродинамические направляющие.
Более приспособлены к быстрым скоростям, но для стабильной и нужной работы они нуждаются в постоянной достаточной скорости перемещения. Для них нужно создание гидродинамического эффекта.
2.3. Аэростатические направляющие.
Данные направляющие имеют большое преимущество в том случае что они меня грязны и более «экологичны», также имеют более высокую степень позиционирования. Их существенным недостатком является постоянное наличие достаточного давления воздуха в системе.
2.4. Аэродинамические направляющие
Также направляющие бывают различного сечения:
В зависимости от воздействия сил, направляющие выбираются той или иной формой.
Шпиндельные узлы станка
Конструкция шпиндельного узла состоит из самого шпинделя, шестеренок, валов, опорных подшипников, шлицевых валов, по которым осуществляется переключение скоростей, ременной передачи, которая принимает крутящий момент от электродвигателя.
Основными требованиями к шпинделям станков является:
Точное вращение, которое определяет торцевое, радиальное и осевое биение переднего конца шпинделя.
Жесткость, способность выдерживать упругие деформации шпинделя при действии на него сил в ходе обработке.
Виброустойчивость
Износостойкость, трущихся поверхностей, например, на расточных и сверлильных станках.
Для изготовления шпинделя используют более твердые и прочные сплавы (40Х), а также используют легированные стали: хроманилигированые (40Х10, с азотированием 35ХМЮА), марганцовистые (50Г2).
В шпинделях используют несколько видов подшипников:
подшипники качения,
подшипники скольжения,
гидродинамические подшипники,
гидростатические шпиндельные подшипники,
аэростатические подшипники.
Приводы подач станка
В токарно - винторезном станке модели 16К20 коробка подач напрямую связана с коробкой скоростей, так как при нарезании резьбы нужно согласованное движение резца со шпинделем.
Подача влияет на характер обработки детали так же, как и скорость.
В зависимости от увеличения или уменьшения глубины скорости и величины подачи можно получать поверхности с различными шероховатостями. В настоящее время существуют станки с разделёнными коробками скоростей и подач в них, для синхронного движения шпинделя и суппорта используются различные датчики. Такие станки уже имеют не один электродвигатель, который сообщает движение всей системе, а 2 и более.
Так же коробка подач, кроме рабочей подачи может осуществлять, за счет различного включения шестеренок, быстрое перемещение по осям.
Несущая система
В зависимости от назначения несущие системы подразделяться на:
Вертикальные (сверлильные, фрезерные, шлифовальные);
Горизонтальные (токарные, заточные, расточные).
Несущей системой токарно-винторезного станка является его станина. Станина чаще всего выполняется с чугуна, так как она должна обладать рядом отличительных особенностей, таких как:
Устойчивость является мощной опорой для всех органов станка (не деформироваться под их весом и крепко стоять на полу), что обеспечивается бетонной подушкой под станком и привинчиванием его к ней. В том числе гашение вибраций.
Прочность.
Достижением прочности является выполнение станины с твердых сплавов.
Эффективны в использовании ( иметь свободный отвод стружки, удобное расположение органов станка, подачи смазочно - охлаждающей жидкости, небольшие габариты, защитные средства (кожух), достаточность освещения).
Типичные представители
Типичными представителями можно выделить:
Токарно-винторезный станок модели 16К20. Подходит для изготовления более крупных болтов размерами 50 мм, при проходе заготовки через шпиндельную бабку и с наибольшим зажимным диаметром 170 мм.
Настольный станок Т-65. Удобен своими малыми габаритами. Если в производстве будут участвовать болты небольших размеров, то данный станок будет более подходящим. так как он имеет малые габариты. Также из-за своего небольшого двигателя он потребляет небольшое количество энергии.
Заключение
В данной работе выбирался станок для изготовления болтов. В ходе работы были проанализированы параметры станков, компоновка станка, технико-экономические параметры, части станка, такие как станина, шпиндельный узел, коробка скоростей, коробка подач и т.д. В последствие подобрано 2 станка представителя в качестве примера.
