Проектирование схем технологических наладок на операции механической обработки резанием

Реш.КРЗ.экспл и наладка.doc

Министерство образования и науки
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Тульский государственный университет
Кафедра «Санитарно-технические системы»
КОНТРОЛЬНО-КУРСОВАЯ РАБОТА
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И НАЛАДКА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
Регулирование расходов воздуха.
Регулирование сети может осуществляться следующим способами:
) уравниванием отношений фактических и требуемых расходов
воздуха с использованием характеристик участков сети;
) Последовательным уравниванием отношений фактических и
требуемых расходов воздуха;
) Постепенным приближением к заранее заданному отношению
фактического и требуемого расхода воздуха.
Задача №1. Дано: разность требуемых и фактических характеристик
концевых участков сети Кн – Кф =560 кгс · с2м2; диаметр участка
воздуховода круглого сечения d = 160 мм или размеры сторон воздуховода
прямоугольного сечения b(h = 100(200 мм (F = 002м2). Определить абсолютные
размеры отверстий дросселирующих устройств.
При заданных условиях угол поворота дроссель-клапана круглого сечения
α = 28о прямоугольного сечения α = 30о относительные размеры
дросселирующих устройств определяем по номограмме [3 прил. 3].
)Отверстия в шибере на воздуховоде прямоугольного сечения bbмакс =
2. 2)Отверстия на диафрагме на воздуховоде прямоугольного сечения F1F =
2. 3)Отверстия на диафрагме на воздуховоде круглого сечения d1d = 072.
Абсолютные размеры отверстий дросселирующих устройств соответственно
равны: b = 052; bмакс = 52 мм; F1 = 052; F= 00104 м2; d1 = 072; d = 121
Наладка воздухораспределительных устройств.
Испытание и наладка воздухораспределительных устройств осуществляется
в тех случаях когда по результатам санитарно-гигиенического обследования
помещения параметры воздуха в рабочей зоне или зоне возможного пребывания
людей не соответствует установленным санитарным нормам или техническим
требованиям. Цель наладки воздухораспределительных устройств – обеспечить в
рабочей зоне помещения требуемые по нормам подвижность воздуха и
равномерное распределение температуры.
Регулирующие решётки.
Задача №2. Определить максимально допустимый расход воздуха через
регулирующую решётку типа РР исполнения В размером 200(600 (Fо = 012м2)
которая подает воздух горизонтальной компактной струёй. По конструктивным
соображениям принять две решётки по ширине помещения. Решётки должны быть
установлены на высоте hр ( 08Нп то есть выше рабочей или обслуживаемой
Размеры помещения: высота Нп = 5 м ширина b = 12 м длина в
направлении приточной струи l = 6 м. Высота рабочей зоны h = 2 м. Объём
помещения V= 360 м3 . нормируемая скорость воздуха в рабочей зоне [pic]норм
= 05 мс; рабочая разность температур Δtр = 5 оС а допустимая разность
температур в рабочей зоне Δtдоп = 05 оС. Полное расстояние струи до
рабочей зоны Хп = 6 + 5 – 2 м. Площадь поперечного сечения помещения
приходится на одну струю Fп= (512)2 = 30 м2.
Принрмаем установку решеток на высоте hр = 085=4 м от пола до оси
решетки при которой струи воздуха будут настилающимися на плоскость
Принимаем схему подачи воздуха по [8 рис.88] а именно для
горизонтальной струи настилающийся на потолок будет схема II.
Для принятых условий по [8 табл.15] находим что для схемы II при
горизонтальной компактной настилающейся струе выпускаемой в верхнюю зону
ограничивающим условием будет [pic] 21.
Уточняем ограничивающее условие:
[pic]=[pic]= 164 21.
Определяем начальную скорость воздуха выходящего из
воздухораспределителя:
где [pic]х – максимальная скорость воздуха в рабочей зоне (для заданных
условий когда рабочие места находятся вне пределов прямого действия
приточной струи она определяется по формуле: [pic]х = 2[pic]норм = 205 =
мс); m2 - коэффициент затухания настилающейся струи который для решетки
РР равен 64; Кв - коэффициент взаимодействия двух параллельных приточных
струй при расстоянии между решетками l = 6 м и lХп = 69 067> 014: Кв
Так как струи компактные настилающиеся и свободные то в расчетной
формуле для определения [pic]0 нет коэффициентов Кс и Кв и их определять не
Проверяем обеспечивается ли условие настильности струи по всей
длине потока т.е. не будет ли отрыва струи от потолка для компактных
Хотр = 05Zек = 05178068 = 605 > 6 м
где Z – геометрическая характеристика струи определяемая по формуле:
m=m2 = 64 и n=n2=45; Δtр=5оС согласно заданным условиям; ек – величина
принимаемая при hоbо = 02502 = 125 тогда ек = 068.
Следовательно отрыва струи от потолка не будет и нормируемая скорость
воздуха [pic]норм = 05 мс в рабочей зоне будет обеспечена.
Определяем максимальный расход воздуха через решетку и кратность
воздухообмена в помещении:
n = (17282)360 = 96 обменач.
Так как [pic]норм = 05 мс будет в помещении обеспечена то
остается проверить максимальную разность температур в рабочей зоне по
Допустимое значение Δtх из условия комфортности определяется по
Δtх = 2 Δtдоп = 205 = 1оС.
Испытание и наладка устройств для очистки воздуха.
Устройства для очистки воздуха от пыли испытывают чтобы определить
эффективность его действия основным показателем которой является
соответствие конечного содержания пыли в воздухе выбрасываемого в
атмосферу требованиям санитарных норм. Если пылеочистные устройства не
дают необходимого эффекта то проводят соответствующую наладку. Испытание
пылеочистных устройств осуществляют после наладки на эффект вентиляционных
установок оборудованных этими устройствами.
Задача №3. Рассчитать активированный бортовой отсос для ванны
обезжиривания с раствором фосфористого натрия температурой 80 оС. Ширина
ванны В = 105 м длина l = 25 м. Щели для подачи и удаления воздуха
располагаются вдоль длинных бортов ванны.
Приточная плоская струя ограничена с одной стороны. Расстояние от
приточного отверстия до критического сечения определяем по формуле:
хкр = 0875В = 087515 = 131 м
где В – расстояние между приточными и вытяжными отверстиями или щелями м.
Осевую скорость приточной струи в критическом сечении [pic]мин
принимаем равной 2 мс.
Среднюю скорость в приточном отверстии [pic]1 принимаем равной 6
мс тогда ширина приточной щели составит:
b1 = 0066В([pic]мин[pic]1)2 = 006615(26)2 = 0011 м.
Скорость всасывания назначаем в пределах 2-3 [pic]мин и принимаем
ее равной [pic]2 = 5 мс тогда ширина всасывающей щели будет равна:
b2 = 0101В([pic]мин[pic]2) = 010115(25) = 0062 м.
Расход приточного воздуха составит:
L1 = 236Bl([pic]2мин [pic]1) = 2361525(226) = 590 м3ч
где l-длина приточной и вытяжной щели м.
Расход отсасываемого воздуха составит:
L2 = 364Bl[pic]мин = 36415252 = 2740 м3ч
Наладка секций подогрева центральных кондиционеров.
Секции подогрева комплектуются базовыми теплообменниками двух
типоразмеров по высоте – однометровым и полутораметровыми имеющими
одинаковую ширину 1655 мм. Теплообменники многоходовые с горизонтальным
расположением спирально-оребрённых оцинкованных труб. Однометровый
теплообменник имеет четыре хода полутораметровый – шесть ходов
теплоносителя. По ходу воздуха теплообменники имеют один два или три ряда
труб. В качестве теплоносителя используется вода с температурой до 150 оС и
давлением до 8 кгссм2.
Секции подогрева могут быть с обводным клапаном и без него. С помощью
обводного клапана часть воздуха пропускается мимо теплообменников за счёт
чего снижается теплопроизводительность секции. В зависимости от
располагаемого давления теплоносителя обвязка теплообменников
трубопроводами осуществляется по параллельной смешанной и последовательной
Секции первого подогрева
Испытание и наладка секции осуществляется с целью достижения требуемой
теплопроизводительности и безаварийной её работы в режиме автоматического
Испытание секции следует проводить после гидравлической регулировки
тепловой сети и обеспечения на тепловом вводе здания проектного перепада
Задача №4. Секция подогрева собрана из трёхрядных теплообменников
четырёх однометровых и четырёх полутораметровых обвязанных параллельно по
Площадь живого сечения теплообменников для прохода теплоносителя fпр =
042 м2. Площадь живого сечения секции подогрева для прохода воздуха f =
4 м2. Теплоотдающая площадь поверхности секции подогрева F=8279 м2.
Расчётные параметры наружного воздуха: tнач = -25 оС; Iпрнач = -58
ккалкг. Расчётные параметры теплоносителя: tгор = 150 оС; tобр = 70 оС.
Проектные значения конечной энтальпии и температуры воздуха: Iпркон = 89
ккалч; tкон = 362 оС.
Подача кондиционера G =180000 кгч. Испытания проводились при
параметрах наружного воздуха: tнач = -10 оС; Iнач = 2 ккалкг.
По результатам испытания получено: температура воды в поддоне
оросительной камеры 116 оС; температуры теплоносителя: tгор = 112 оС;
Провести анализ результатов испытания секции первого подогрева
прямоточного кондиционера КТ-160 и разработать необходимые рекомендации по
изменению обвязки теплообменников.
По температуре воды в поддоне оросительной камеры с помощью I-d-
диаграммы определяем Iкон и tкон : Iкон = 79 ккалкг; tкон = 311оС.
Фактическое количество тепла получаемое воздухом:
Qф = G(Iкон – Iнач) = 180000[79-(-2)] = 1782000 ккалч.
Массу воды поступающей в секцию подогрева:
Средняя скорость движения воды в трубках теплообменников:
Массовая скорость прохода воздуха через теплообменник:
Фактический коэффициент теплопередачи теплообменника:
Каталожный коэффициент теплопередачи теплообменника определяем по
Кк = 128 [pic] = 128 691049 03270135 =284 ккал(чм2оС).
т.е. расхождение между коэффициентами теплопередачи составляет 4% и не
Теплопроизводительность секции подогрева в расчетном режиме:
[pic]= 2556000 ккалч.
Проектная теплопроизводительность секции подогрева:
Qпр = G[pic] = 180000[89-(-58)] = 2646000 ккалч.
Недостаток теплопроизводительности секции подогрева:
Определяем возможность увеличения теплопроизводительности секции
подогрева за счет повышения скорости воды в трубках теплообменника.
Требуемый коэффициент теплопередачи секции подогрева
Ктр=[pic]=319 ккал(чм2оС).
Требуемая скорость движения воды в трубках теплообменника
определяется по формуле:
При изменении схемы обвязки теплообменников с параллельной на
последовательную в ряду получим следующий расход W и скорость движения воды
[pic]в трубках теплообменников:
[pic] = 109 > 078 мс.
Исключение теплообменников из работы.
Задача №5. В результате испытания секции подогрева прямоточного
кондиционера КТ-160 получено: подача кондиционера 180000 кгч коэффициент
с = Кф Кк = 085. Секция подогрева собрана из двух рядов двухрядных
теплообменников по восемь теплообменников в каждом ряду обвязанных
последовательно в ряду и смешано в секции. Площадь живого сечения
теплообменников для прохода теплоносителя fтр = 00028 м2. Площадь живого
сечения секции подогрева по воздуху f = 724 м2. Теплоотдающая площадь
поверхности секции подогрева Fф = 11116 м2.
Расчётные параметры наружного воздуха: tнач = -385 оС; Iпрнач = -9
ккалкг. Расчётные параметры воздуха после секции подогрева: tкон = 31 оС;
Iпркон = 75 ккалч. Расчётные параметры теплоносителя: tгор = 150оС;
Проверить секцию подогрева на замораживание при необходимость
разработать рекомендации по изменению схемы обвязки теплообменников.
Строим процесс нагрева воздуха секций подогрева на I-d-диаграмме при
начальных параметрах tнач = - 05 оС; φнач = 90% и определяем параметры
воздуха после нагрева:
Iкон = 75 ккалкг; tкон = 227 оС; Iнач = 19 ккалкг.
Определяем требуемое количество тепла
Q = G(Iкон – Iнач) = 180000(75-19) =1008000ккалч.
По графику температур теплосети находим температуру горячей воды при
температуре наружного воздуха -05 оС.
Расход теплоносителя определяем:
Скорость движения воды в трубках
Массовая скорость прохода воздуха
Коэффициент теплопередачи по каталогу
Кк = 135[pic] = 135 691049 0460135 = 313 ккал(чм2оС).
Фактический коэффициент теплопередачи
Кф = Кк с = 313 085 = 266 ккал(чм2оС).
Определяем требуемую площадь поверхности нагрева:
Fтр Fф т.е. 1048 11116 м2.
Так как требуемая площадь поверхности нагрева меньше площади
поверхности установленной секции то конечная температура теплоносителя
будет ниже 20 оС что может привести к замораживанию теплообменников.
Следует изменить обвязку теплообменников.
Определяем проектную теплопроизводительность секции подогрева
Qпр = G[pic] = 180000[75-(-90)] = 2970000 ккалч.
Определяем коэффициент теплопередачи секции подогрева исходя из
теплопроизводительности секции с 10%-ным запасом:
К= [pic]= 304 ккал(чм2оС).
Находим скорость движения воды в трубках теплообменника
определяется из формулы К= 128 [p
Количество воды которое необходимо подавать в каждый
W = fтр 3600 1000 = 054 00028 3600 1000 = 5440 кгч.
Необходимое число теплообменников n = WW:
Принимаем смешанную схему подвода теплоносителя к теплообменникам и
проверяем секцию подогрева на замораживание.
Фактические коэффициенты теплопередачи и по каталогу:
Кк = 135[pic] = 135 691049 0230135 = 285 ккал(чм2оС).
Кф = Кк с = 285 085 = 242 ккал(чм2оС).
Требуемая площадь поверхности нагрева
Fтр = [pic]= 1152 > 11116 м2
Т.е. конечная температура теплоносителя будет > 20оС.
Номограмма для расчета диафрагмы и дросселирующих устройств
(дроссель-клапанов шиберов)
Шесть основных схем подачи воздуха компактными плоскими или веерными
(полными и неполными) струями
Формулы для расчета воздухораспределителей
Библиографический список
Меклер В.Я. Раввин Л.С. Автоматическое регулирование санитарно-
технических и вентиляционных систем. – М.: Стройиздат 1982 –224с.
Меклер В.Я. Овчинников П.А. Промышленная вентиляция и
кондиционирование воздуха. – М.: Стрйиздат 1978 –312с.
Наладка и регулирование систем вентиляции и кондиционирования
воздуха: Справочное пособие – М.: Стройиздат 1980 –448с.
Наладка и эксплуатация систем вентиляции и кондиционирования
воздуха: Справочное пособие – К.: Будiвельник 1984 –88с.
Овчинников П.А. Кузьмин О.С. Вытяжные воздухораспределительные
устройства. – М.: Стрйиздат 1987 –90с.
Орлов К.С. Монтаж санитарно-технических вентиляционных систем и
оборудования. – М.: Академия: ИРПО 1999 –152с.
Сотников А.Г. Системы кондиционирования воздуха с количественным
регулированием. – Л.: Наука 1976 –152с.
Пеклов А.А. Степанова Т.А. Кондиционирование воздуха. - Киев: Вища
школа 1978. - 325 с.

E I Fedin PROEKTIROVANIE SKhEM TEKhNOLOGIChESKIKh NALADOK.doc

Министерство образования Российской Федерации
Тульский государственный университет
Е.И.Федин В.П.Кузнецов А.С.Ямников
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
НАЛАДОК НА ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ
Допущено Учебно-методическим объединением ВУЗов
по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ)
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений
обучающихся по направлению подготовки: бакалавров и магистров
«Технология оборудование и автоматизация машиностроительных производств»;
дипломированных специалистов - «Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств»
Федин Е.И. Кузнецов В.П. Ямников А.С.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ НАЛАДОК НА ОПЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ: Учеб. пособие. - Тула: Изд-во ТулГУ 2003. -
Изложены основные методологические принципы проектирования схем
технологических наладок металлорежущих станков для выполнения
операций механической обработки резанием основанные на классификации
рабочих органов станков с позиций теории базирования.
Приведены примеры проектирования схем наладок на токарную
фрезерную сверлильную кругло- и плоскошлифовальную операции
выполняемые на станках с ручным управлением которые могут быть
распространены и на станки с ЧПУ.
Допущено Учебно-методическим объединением в области
автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений обучающихся по
направлению подготовки: бакалавров и магистров «Технология
оборудование и автоматизация машиностроительных производств»;
дипломированных специалистов - «конструкторско-технологическое
обеспечение машиностроительных производств».
Табл. 3; Ил. 67; Библиогр. 30
JSBN ( Федин Е.И. Кузнецов В.П. Ямников А.С. 2003
( Тульский государственный университет
Квалифицированный специалист в области технологии машиностроения
обязан решать целый круг как теоретических так и практических задач
основной целью которых является проектирование оптимальных по техническим и
экономическим параметрам технологических процессов для производства
конкретных деталей и изделий а также внедрение этих процессов в
производственных подразделениях предприятия.
Стадия внедрения технологического процесса например механической
обработки включает в себя достаточно большое количество действий различных
специалистов предприятия:
- приобретение новых унифицированных (по государственным и отраслевым
стандартам техническим условиям изготовителей и т.п.) инструментов и
оснастки а также оборудования общемашиностроительного применения;
- проектирование и изготовление специальных инструментов оснастки и
- при необходимости реконструкция участков производства (новая
планировка демонтаж и монтаж оборудования и т.п.);
- установка средств технологического оснащения на оборудование их
настройка на заданные технологическим процессом режимы и наладочные
- изготовление опытных партий деталей в ходе которого производится
корректировка технологического процесса устраняющая выявленные
ошибки и недостатки.
При изготовлении опытных партий деталей могут быть выявлены
субъективные ошибки разработчика технологического процесса: несоответствие
режимов резания невозможность обеспечения заданной точности при
используемой схеме обработки проблемы достижения качества поверхности
инструментом с выбранной геометрией интерференция (одновременное
пересечение в пространстве) элементов технологического оснащения операции
при выполнении заданного цикла обработки и т.п.
Интерференция элементов технологического оснащения в цикле обработки
относится к наиболее опасным субъективным ошибкам при проектировании
технологических процессов так как она приводит к аварийной ситуации:
повреждению оснастки инструмента или оборудования возможному
травмированию наладчика (оператора).
Специалист-технолог обязан предотвратить подобную ситуацию на стадии
разработки технологического процесса за счет графического представления
рабочей зоны станка при выполнении цикла обработки – схемы наладки.
Проектирование схемы наладки относится к обязательному компоненту
учебного проектирования технологических процессов при выполнении студентами
курсовых и дипломных проектов.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Основные термины и определения касающиеся разработки технологических
процессов регламентированы ГОСТ 3.1109 [8] комплекта государственных
стандартов «Единая система технологической документации» (ЕСТД).
Ниже приведены некоторые термины определяющие элементы операций и
средства выполнения технологических процессов а также комментарии к ним.
Наладка – подготовка технологического оборудования и технологической
оснастки к выполнению технологической операции.
Комментарий. К наладке относятся действия по установке и выверке
приспособлений и инструментов по переключению органов управления станком в
соответствии с заданными режимами по настройке рабочих органов
оборудования на заданные размеры обрабатываемых поверхностей по вводу
управляющей программы в станок с ЧПУ и т.п.
Средства технологического оснащения – совокупность орудий
производства необходимых для осуществления технологического процесса.
Комментарий. Термин «средства технологического оснащения» охватывает
все технические средства необходимые для выполнения конкретного
технологического процесса механической обработки штамповки литья сборки
и т.д. К этим средствам относятся: оборудование приспособления
инструменты средства измерения и т.п. По определению термин не может быть
применен к одной отдельно взятой операции технологического процесса (но
допустим термин «средства технологического оснащения операции»).
Технологическое оборудование – средства технологического оснащения в
которых для выполнения определенной части технологического процесса
размещаются материалы или заготовки средства воздействия на них а также
технологическая оснастка.
Комментарий. Примерами технологического оборудования являются
литейные машины прессы металлорежущие станки печи гальванические ванны
испытательные стенды и т.п. В ГОСТ 3.1109 нет разъяснений термина
«определенная часть технологического процесса». Под этим можно понимать и
отдельную технологическую операцию и совокупность операций хотя сложно
найти пример когда несколько операций выполняются на одном оборудовании.
Даже наиболее сложное технологическое оборудование – автоматическая линия -
выполняет одну операцию – «автоматно-линейную»[9].
Еще одну неясность вносит выделение в этом термине «средств
воздействия» на материалы или заготовки то есть инструментов (см.
определение ниже) которые по определению стандарта являются частью
технологической оснастки.
Технологическая оснастка - средства технологического оснащения
дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части
технологического процесса.
Комментарий. В данном термине также присутствует понятие
«определенной части технологического процесса» под которой условимся
понимать технологическую операцию. Примерами технологической оснастки
являются режущий инструмент приспособления штампы инструментальные
оправки и втулки калибры пресс-формы модели литейные формы стержневые
ящики и т.п. Если разделить средства технологического оснащения по
отдельным операциям технологического процесса то согласно стандарту
справедлива зависимость: средства технологического оснащения операции =
технологическое оборудование + технологическая оснастка.
Приспособление – технологическая оснастка предназначенная для
установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении
технологической операции.
Комментарий. В термине объединены классическое понятие приспособления
как средства базирования и закрепления заготовок и понятие «вспомогательный
инструмент» широко используемое в технической литературе по механической
обработке резанием для обозначения средств базирования и закрепления
инструментов на станке.
Инструмент – технологическая оснастка предназначенная для
воздействия на предмет труда с целью изменения его состояния.
П р и м е ч а н и е. Состояние предмета труда определяется при помощи
меры и (или) измерительного прибора.
Комментарий. Инструменты могут быть формообразующими при резании
материалов (резцы фрезы сверла протяжки и т.п.) или формоизменяющими при
обработке давлением (матрицы пуансоны пресс-формы и т.п.). Примечание к
термину подчеркивает что к инструментам не относятся средства измерения
определяющие состояние предмета труда то есть термин «измерительный
инструмент» стандарт не предусматривает. Измерения могут производиться с
помощью простейших технических средств - мер (концевых мер длины мер
шероховатости пробок скоб и т.п.) или более сложных измерительных
приборов характерными признаками которых является наличие подвижных частей
и различных отсчетных устройств (шкал лимбов цифровых или световых
индикаторов и т.п.).
Анализ определений по ГОСТ 3.1109 позволяет сделать вывод об имеющей
место терминологической неопределенности и недостаточности
регламентированных определений для более четкой систематизации технических
средств выполнения технологических процессов. Уточним некоторые
вышеприведенные термины (обозначены *) и введем новые определения которые
будут использоваться в данном учебном пособии.
Средства технологического оснащения операции – совокупность орудий
производства необходимых для осуществления операции технологического
Технологическое оборудование*) – средство технологического оснащения
в котором для выполнения технологической операции размещаются материалы или
заготовки инструмент и технологическая оснастка а также средства
Инструмент*) – средства технологического оснащения операции
предназначенные для воздействия на предмет труда с целью изменения его
Средства измерения (контроля) – средства технологического оснащения
операции предназначенные для оценки состояния предмета труда.
Технологическая оснастка*) - средства технологического оснащения
дополняющие технологическое оборудование инструмент и средства измерения
для выполнения технологической операции.
Приспособление*) – технологическая оснастка предназначенная для
установки предмета труда при выполнении технологической операции.
П р и м е ч а н и е. Под установкой понимается совокупность процессов
базирования и закрепления предмета труда.
Вспомогательная оснастка – технологическая оснастка предназначенная
для подготовительных действий по базированию выверке и закреплению
предмета труда в приспособлении.
К вспомогательной оснастке относятся специальные устройства по
выверке заготовки в процессе ее установки: винтовые рычажные или
кулачковые подъемники (домкраты); подводные опоры; приборы проверки биения
заготовки; устройства для разметки и кернения центровых отверстий и т.п.
Инструментальная оснастка[1] – технологическая оснастка
предназначенная для установки и (или) направления инструмента при
выполнении технологической операции.
Вспомогательная инструментальная оснастка – технологическая оснастка
предназначенная для подготовительных действий по базированию закреплению и
настройке инструмента на технологическом оборудовании или вне его.
Вспомогательная инструментальная оснастка широко используется
например при бесподналадочной смене инструмента.
Рабочее пространство станка – трехмерное пространство между рабочими
органами технологической машины в пределах их граничных положений по
техническим характеристикам включая вспомогательные базы под элементы
Интерференция – явление одновременного пересечения в пространстве
элементов технологического оснащения операции при выполнении заданного
Интерференция - недопустимое явление сопряженное с аварийной
ситуацией в производстве и являющееся следствием субъективных ошибок
проектирования технологической операции.
На рис. 1 представлена структурная схема технологической системы
обработки резанием на которой выделены элементы технологической оснастки и
технологическое оборудование (станок).
Рис. 1. Структурная схема технологической системы обработки резанием (* -
станок может иметь несколько соответствующих рабочих органов)
Схема обработки – упрощенное графическое представление положения
инструмента относительно заготовки поясняющее основные принципы
формообразования и не отражающее подробно способы базирования и закрепления
элементов технологической оснастки на рабочих органах станка.
Схема обработки относится к учебному документу разрабатываемому
студентами на начальной стадии изучения дисциплины «Основы технологии
машиностроения». Рекомендуется прочерчивать схему обработки для положения
инструмента в конечной точке рабочего хода. Однако для более детального
пояснения схемы формообразования допустимо изображение тонкими линиями
начального и промежуточных положений инструмента или заготовки.
Схема наладки – графическое изображение рабочего пространства станка
комплексно поясняющее схему формообразования способ базирования и
закрепления инструмента (инструментов) заготовки и элементов
технологической оснастки а также отсутствие явления интерференции в
технологической системе при выполнении цикла обработки.
Схему наладки также рекомендуется выполнять для положения инструмента
в конце рабочего хода (обработки). Однако с целью проверки отсутствия
интерференции могут потребоваться дополнительные виды и сечения для
моментов цикла обработки когда рабочие органы станка элементы
технологической оснастки инструменты и другие части технологической
системы опасно сближаются друг с другом.
На схеме наладки обязательно изображение технологической циклограммы
– траектории движения инструмента и (или) заготовки в цикле обработки. Для
станков с ЧПУ вместо циклограммы прочерчивается траектория центра
инструмента или ее фрагмент.
Как следует из вышеизложенного проектирование схем наладок
преследует три основные цели:
- пояснение способа базирования и закрепления заготовки и
инструмента на соответствующих рабочих органах станка;
- проверку отсутствия интерференции в технологической системе то
есть соударения элементов технологической оснастки инструмента
рабочих органов и вспомогательных механизмов станка при выполнении
- представление траектории относительного движения инструмента и
заготовки необходимой для технологического нормирования операции
настройки системы цикловой автоматики станка-полуавтомата или
автомата а также составления управляющей программы для станков с
СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ
В данном пособии не рассматриваются теоретические вопросы базирования
при выполнении операций механической обработки которые изучаются в
соответствующем разделе курса «Основы технологии машиностроения».
Следует отметить что вопрос базирования является одним из важнейших
при проектировании схем технологических наладок. Комплектование
технологического оснащения конкретной операции основано на четком
представлении баз рабочих органов металлорежущих станков заготовок
инструментов и элементов технологической оснастки.
При этом согласно ГОСТ 21495 [12] на рабочих органах станков следует
выделять вспомогательные базы для установки технологической оснастки а на
заготовках и инструментах – основные базы для их базирования в оснастке. В
технологической же оснастке выделяются обе разновидности баз: основные для
установки на рабочем органе станка (или на другом элементе технологической
оснастки) и вспомогательные для базирования в них заготовок или
Основное назначение технологической оснастки заключается в
обеспечении установки (базирования и закрепления) заготовки и инструмента
основные базы которых не соответствуют вспомогательным базам рабочих
Структуру процесса комплектования элементов технологической оснастки
(приспособлений) для заготовки можно представить схемой показанной на рис.
Рис. 2. Структурная схема комплектования технологической оснастки
(приспособлений) для установки заготовок на металлорежущих станках (ЭК –
В металлорежущих станках общемашиностроительного назначения
вспомогательные базы рабочих органов для установки заготовок
стандартизованы. В подавляющем большинстве случаев прямая установка
заготовок на рабочих органах станков невозможна. Эту задачу выполняют
приспособления. Если основные базы приспособления и вспомогательные базы
рабочего органа станка соответствуют по форме и размерам то приспособление
базируется и закрепляется непосредственно на рабочем органе. При
несовпадении баз подбирается стандартный или проектируется специальный
переходный элемент (блок фланец оправка и т.п.). При проектировании
«переходника» предусматриваются соответствующие элементы крепления его на
рабочем органе станка и на нем – приспособления. В редких случаях
количество переходных элементов может быть несколько например при
стремлении унифицировать применение одних и тех же приспособлений на
различных по габаритам или типам станках. При этом необходимо учитывать
что увеличение количества переходных элементов влечет за собой усложнение
наладок снижение жесткости технологической системы и точности обработки.
Поэтому такое решение требует технического или экономического обоснования.
Все металлорежущие станки можно классифицировать по виду
вспомогательных баз рабочих органов и способу установки приспособлений.
Такая классификация приведена на рис. 3 а в табл. 1 перечислены основные
типы металлорежущих станков общемашиностроительного назначения в которых
классифицированные рабочие органы используются. В таблице схем на рис. 3
применены условные буквенно-цифровые обозначения вспомогательных явных баз.
Буква обозначает форму базы (поверхности) а цифра указывает количество
условных базовых точек обеспечиваемых этой базой по правилам базирования
[7][12]. В таблице схем приведены также буквенные обозначения
конструктивных решений элементов крепления приспособлений.
1. Виды вспомогательных баз рабочих органов для установки заготовок
в станках токарной группы
В станках токарной группы для сообщения заготовке главного движения
резания используются шпиндели отличающиеся достаточно большим
многообразием конструктивного решения вспомогательных баз для установки
приспособлений. Все конструкции шпинделей представленные схемами на рис.
можно объединить в три группы:
Далее рассмотрим конструктивные решения баз рабочих органов
некоторых наиболее часто применяемых металлорежущих станков особенности
установки на них приспособлений или переходных элементов.
При изучении способов базирования и закрепления вращающихся
приспособлений следует обратить особое внимание на определение в
конструкции рабочего органа станка и самого приспособления того элемента
который обеспечивает передачу крутящего момента (момента резания). Этот
элемент лишает приспособление одной степени свободы – вращения вокруг
собственной оси то есть является опорной базой.
Рис. 3. Классификация по виду вспомогательных баз конструкций рабочих
органов металлорежущих станков для установки заготовок (* в некоторых
случаях могут быть вида Ф1)
Рис. 3 (продолжение). Классификация по виду вспомогательных баз
конструкций рабочих органов металлорежущих станков для установки заготовок
Применяемость видов конструкций рабочих органов для установки заготовок
Вид Тип или группа металлорежущих станков Примечание
Токарные и токарно-винторезные (легкие и
средние); внутришлифовальные и универсальные
Токарные и токарно-винторезные (тяжелые)
Токарные многошпиндельные вертикальные
Токарные токарно-винторезные Дополнительные
Зубострогальные и зубообкатывающие
Токарные и токарно-винторезные станки;
токарные автоматы (легкие)
Токарные многошпиндельные горизонтальные Возможно
полуавтоматы совмещение с 7 9
8 Токарные прутковые автоматы (легкие);
внутришлифовальные и универсальные
круглошлифовальные станки
Токарные прутковые автоматы (средние
Токарно-карусельные
Карусельно-фрезерные;
Фрезерные с ЧПУ (отдельные модели)
Фрезерные (горизонтальные вертикальные
продольные); расточные; плоскошлифовальные
(фрезерно-сверлильно-расточные) с ЧПУ
1.1. Фланцевые шпиндели токарных станков (схемы 1 2 3)
Большинство токарных станков имеют шпиндели фланцевого исполнения по
ГОСТ 12593 [10] или ГОСТ 12595 [11] (схема 1 рис. 3) для установки и
закрепления самоцентрирующих двух- и трехкулачковых а также не
самоцентрирующих четырехкулачковых патронов. Базы шпинделей
регламентируемые этими стандартами одинаковы. Схема базирования приведена
на рис. 4. Базы фланцевых шпинделей:
установочная – плоскость торца фланца (базовые точки 1 2 3);
двойная опорная (центрирующая) – короткий конус (4 5);
опорная – втулка выполняющая роль фиксирующего пальца (шпонки) и
передающая крутящий момент со шпинделя на приспособление (6).
ГОСТ 12593 предусматривает ряд из восьми а ГОСТ 12595 – из девяти
размерных исполнений концов шпинделей токарных станков (в первом стандарте
отсутствует максимальный условный размер 28). Каждому размерному исполнению
соответствует стандартный ряд диаметров устанавливаемых на шпиндель
патронов. При этом патроны одного типоразмера могут иметь различные размеры
базовых поверхностей согласно табл. 2.
Соответствие размерного ряда патронов условным размерам концов
шпинделей токарных станков.
Концы шпинделей изготавливаемые по указанным выше стандартам
отличаются способом крепления на них патронов специальных приспособлений
или переходных фланцев (рис. 4):
) с помощью резьбовых пальцев (шпилек) и гаек через систему гладких
отверстий во фланце при наличии за ним поворотной шайбы – ЭК1 (ГОСТ 12593);
) с помощью винтов (болтов) и системы резьбовых отверстий во фланце
или (и) в торце шпинделя – ЭК2 (ГОСТ 12595).
Фланцевые шпиндели токарных станков по ГОСТ 12595 [11] могут иметь
как обе системы крепежных резьбовых отверстий (исполнение 1) так и только
одну из них – на базовом фланце (исполнение 2).
Концы шпинделей по ГОСТ 12593 (рис. 4) имеют за базовым фланцем
несъемную поворотную шайбу с «грушевидными» сквозными пазами. Большие
отверстия пазов шайбы и гладкие отверстия фланца выполняются с превышением
диаметра описанной окружности гаек крепления (ЭК1). Патрон с ввернутыми
шпильками и предварительно накрученными гайками устанавливается на фланце с
угловым базированием по втулке-шпонке (базовая точка 6). При этом гайки
свободно проходят через отверстия фланца и большие отверстия пазов шайбы.
После поворота шайбы и «захвата» шпилек малыми сечениями пазов гайки
затягиваются. Такая схема крепления является более «быстросменной»
позволяющей значительно сократить затраты времени на переналадку токарных
станков со сменой приспособлений (патронов). Количество «грушевидных» пазов
в поворотной шайбе и отверстий во фланце шпинделя для крепления патронов:
конец шпинделя условного размера 3 и 4 5 6 8 11 15 20
количество отверстий (пазов) 3 4 6
Рис. 4. Схемы базирования и закрепления приспособлений на фланцах
шпинделей токарных и токарно-винторезных станков (Базовые точки показаны
по вспомогательным базам шпинделя. 1* 6* - базовые точки при базировании
приспособления по дополнительной вспомогательной базе - внутреннему
Фиксация самой поворотной шайбы за фланцем шпинделя по ГОСТ 12593
[10] возможна двумя способами: втулкой и винтом (рис. 5). Как пояснено на
рис. 5 фланец шпинделя 3 имеет либо ступенчатое гладкое отверстие для
стандартного винта 2 крепления втулки 1 либо резьбовое отверстие под винт
удерживающий поворотную шайбу.
В первом варианте поворотная шайба имеет овальный сквозной паз под
удерживающую втулку 1 во втором – также «грушевидные» паза меньшего
размера чем под элементы крепления патронов и противоположного
направления поворота для «запирания» головки специального винта 4.
Поворотные шайбы в зависимости от типоразмера конца шпинделя имеют
одинаковое с фланцем количество больших «грушевидных» пазов для крепления
патронов: 3 4 или 6. При трех больших пазах количество симметрично
расположенных малых пазов (овальных или «грушевидных») в шайбе и отверстий
во фланце шпинделя для элементов ее фиксации также равно трем а в
остальных случаях – двум.
Рис. 5. Схемы фиксации поворотной шайбы 5 за фланцем шпинделя токарного
станка с помощью втулки 1 и специального винта 4 (2 –
стандартный винт крепления втулки; 3 – фланец шпинделя по ГОСТ12593-93;
– гайки крепления патрона; на фронтальном виде поворотных шайб втулка
и винт 4 условно показаны как «прозрачные» тонкими линиями)
Большинство стандартов на токарные патроны (например перечисленные в
табл. 3) предусматривают типы конструкций согласующиеся по способу
крепления с фланцевыми шпинделями как по ГОСТ 12593 так и по ГОСТ 12595.
Кроме того практически все стандарты на токарные патроны допускают третий
тип конструкции устанавливаемой на любые шпиндели через стандартный или
специальный промежуточный фланец. Рекомендуется использовать промежуточные
фланцы по ГОСТ 3889 [18] а для четырехкулачковых не самоцентрирующих
патронов – по ГОСТ 3890 [14]. Специальные промежуточные фланцы
проектируются и изготавливаются только в технически или экономически
оправданных случаях.
Стандарты [10] и [11] допускают изготовление концов шпинделей
токарных станков с цилиндрическим или коническим отверстием. Цилиндрическое
отверстие не является базовым а коническое в виде метрического конуса или
конуса Морзе служит дополнительной базой шпинделя (схема 4 рис. 3). При
этом стандарты не регламентируют тип и размер конического отверстия для
концов шпинделей конкретного условного размера (уточняется по паспорту
станка). Дополнительная база применяется при центровом базировании
заготовок и для установки упоров внутри патронов. При необходимости
внутренний конус может быть использован для базирования специальных
приспособлений закрепление которых осуществляется резьбовой тягой через
отверстие в шпинделе к его заднему торцу.
Задний торец шпинделя также имеет специальные базы (рис. 4):
внутренний конус торец и наружный точный цилиндр а также резьбу для
крепления приводов автоматических приспособлений (патронов) –
пневматических и гидравлических цилиндров электромеханических приводов
типа мотор-редуктор и др.
Базы шпинделей других типов станков токарной группы (помимо
рассмотренных токарно-винторезных) могут иметь некоторые конструктивные
особенности которые при проектировании наладок учитываются по паспорту
конкретной модели. Например в тяжелых токарных станках в некоторых случаях
конический центрирующий поясок (базовые точки 4 5 на рис. 4) выполняется
цилиндрическим по схеме 2 рис. 3 для высокоточной посадки с минимальным
натягом ответной расточки патрона.
Токарные многошпиндельные вертикальные полуавтоматы (типа 1К283)
имеют фланцевые базы шпинделя по схеме 3 конструктивно аналогичные схеме 1
рис. 4 однако вместо точного отверстия во фланце для втулки передающей
крутящий момент может быть выполнен торцовый шпоночный паз.
В особую группу можно выделить токарные станки имеющие фланцевые
шпиндели типа «Кэмлокк» по ГОСТ 26651 [19] предназначенные для условий
гибкого мелкосерийного производства. Принципиальное отличие концов этих
шпинделей – в отсутствии точного отверстия под втулку-шпонку (опорная база)
и способе крепления. В патроны типа «Кэмлокк» установлены на резьбе три или
шесть зажимных пальцев вводимые при установке патрона в соответствующие
отверстия фланца и зажимаемые с помощью патронного ключа эксцентриковыми
пальцами в этих фланцах. Зажимные пальцы передают крутящий момент на патрон
вместо втулки-шпонки. Система крепления «Кэмлокк» обеспечивает быструю
сменяемость патронов предварительно настроенных на типаж изготавливаемых в
гибком производстве деталей.
1.2. Шпиндели токарных станков с резьбовыми базами (схема 5)
Некоторые токарные станки имеют шпиндель одна из базовых
поверхностей которого выполнена в виде метрической трапецеидальной или
прямоугольной резьбы (рис. 6). Основное назначение резьбы – закрепление
приспособления а также передача на него крутящего момента достаточного
для преодоления сил резания (базовая точка 6 на рис. 6). Так как резьбовая
поверхность даже достаточно высокого класса точности не обеспечивает
посадку с минимальным зазором то основной базовой поверхностью является
цилиндрическая ступень шпинделя выполняемая по 4 5-му квалитетам. Упорной
Рис. 6. Схема базирования приспособлений на шпинделе токарного станка с
резьбовой базой (базовые точки указаны по вспомогательным базам шпинделя)
Крепление приспособления с помощью резьбового участка шпинделя имеет
существенный недостаток – передача крутящего момента эффективна только при
вращении в направлении «затяжки» резьбы. Для возможности передачи момента
(осуществления резания) при обратном вращении приспособление должно иметь
элементы фиксации: стопорные винты штифты контргайки разрезные (стяжные)
гайки и т.п. Однако передаваемый обратный крутящий момент ограничен и
оговаривается в технических характеристиках станка. Как правило шпиндели с
резьбовыми базами имеют и дополнительную базу в виде внутреннего
метрического конуса или конуса Морзе.
1.3. Шпиндели токарных одно- и многошпиндельных прутковых
Базирование и закрепление заготовок в виде прутков в токарных
автоматах осуществляется цангами что обусловливает конструктивные
особенности базовых поверхностей шпинделей. Наиболее существенно отличие
способов установки цанг для автоматов различных габаритов (легких и
В легких прутковых автоматах – фасонно-отрезных фасонно-продольного
точения револьверных и многошпиндельных – цанги устанавливаются
непосредственно в базы шпинделя (схемы 7 и 8 рис. 3) выполненные в виде
несамотормозящегося конуса (угол конуса 30о) и цилиндрического
направляющего участка которые суммарно обеспечивают пять базовых точек. От
проворота цанги (для передачи крутящего момента) в шпинделе
предусматриваются шпонки или штифты на одной из базовых поверхностей –
конической или цилиндрической. Шпонка на конусе шпинделя фиксирует цангу по
ее лепестковому разрезу (пазу). Для фиксации по цилиндрическому участку
цанги имеют шпоночный паз.
В тяжелых прутковых автоматах (диаметр прутка более 40 мм) базы
выполнены в виде высокоточных цилиндрической ступени отверстия шпинделя
(схема 9 рис. 3) внутреннего торца и резьбового участка предназначенных
для установки промежуточных сменных втулок для цанг.
1.4. Шпиндели токарных одно- и многошпиндельных горизонтальных
Отличительная особенность этих полуавтоматов заключается в
возможности обработки штучных заготовок различного вида и формы: поковок
отливок проката (отрезанного от прутка). Поэтому в таких полуавтоматах
могут использоваться схемы обработки в кулачковых и цанговых патронах.
Для токарных полуавтоматов также характерна зависимость вида базовых
поверхностей шпинделя от габаритов станка (обрабатываемых заготовок). В
более крупных автоматах шпиндели выполняются с фланцевыми концами
аналогичными токарно-винторезным станкам (см. п. 2.1.1). В полуавтоматах
меньшего габарита используется более простая фланцевая конструкция по схеме
рис. 3 с комбинацией внутренних баз как у прутковых автоматов (схемы 7 8
Фланцевое базирование по схеме 6 осуществляется по торцовой плоскости
шпинделя (установочная база) с центрированием по наружному цилиндру фланца
(двойная направляющая база). Крепление производится по резьбовым отверстиям
во фланце шпинделя винтами через отверстия в патроне.
При обработке в полуавтоматах штучных заготовок из калиброванных
прутков различного профиля для повышения точности используются схемы
базирования в цангах аналогичные схемам прутковых автоматов.
В одношпиндельных полуавтоматах зажим-разжим приспособления
производится вручную или механизированным приводом – вращающимся
пневмоцилиндром или гидроцилиндром электромеханическим устройством.
Многошпиндельные горизонтальные полуавтоматы выполняются на
конструктивной базе соответствующих прутковых автоматов и в них как
правило сохранены механические кулачковые приводы зажима-разжима цанг
которые используются для привода автоматических кулачковых патронов и
специальных приспособлений.
1.5. Шпиндели токарно-карусельных станков
Токарно-карусельные станки в которых применяются базы по схеме 11
рис. 3 предназначены для обработки деталей класса дисков большого диаметра
(от 800 до 24000 мм) и подразделяются на одностоечные (до 1600 мм) и
двухстоечные. Компоновка токарно-карусельных станков – вертикальная.
Шпиндель 8 (рис. 7) имеет планшайбу 7 с базовой плоскостью 4 и
системами радиальных 2 и параллельных 1 пазов Т-образной формы для
установки и фиксации отдельных опор и элементов крепления заготовок. В
планшайбе выполнено центральное отверстие 5 которое является базой для
центрирования или выверки заготовки. Сам шпиндель к которому крепится
планшайба может иметь (не во всех моделях станков) внутренний конус 6
выполняющий роль дополнительной базовой поверхности. Если внутренний конус
не используется при обработке то он закрывается крышкой.
Т-образные пазы планшайбы соответствуют по размерам ГОСТ 1574-91 [20]
и выполняют две функции – направление конструктивных элементов опор и
зажимов (как шпоночные пазы) и их крепление с помощью специальных винтов
(также называемых Т-образными).
Для базирования и крепления зажимных устройств (кулачков) в планшайбе
выполнены три четыре или шесть пар пазов 1 параллельных радиусу
планшайбы. Между ними расположены «зигзагообразные» пазы 3 (исполнение 1)
или резьбовые отверстия 9 (исполнение 2) для центрирования зажимных
устройств и восприятия радиальных усилий зажима. Конструкция
«зигзагообразных» пазов и резьбовых отверстий имеющих центрирующие пояски
позволяет переставлять зажимные устройства в радиальном направлении для
фиксации заготовок определенного диапазона диаметров.
Рис. 7. Планшайба(7) шпинделя(8) токарного карусельного станка: 1 –
системы Т-образных пазов для установки основных опор и зажимов (3 4 или
); 2 – Т-образные пазы для установки дополнительных опор; 3 –
зигзагообразные пазы или системы глухих отверстий для фиксации (упора)
зажимных элементов; 4 – основная базовая плоскость; 5 – центрирующая база
(для установки или выверки заготовок); 6 – дополнительная коническая
базовая поверхность (у некоторых моделей)
На рис. 8 приведена схема установки на планшайбе токарно-карусельного
станка базирующе-зажимного элемента с независимым ручным приводом.
Рис. 8. Установка зажимного устройства (кулачка) на планшайбу токарно-
карусельного станка исполнения 2 (а) и исполнения 1 (б): 1 - корпус; 2 -
элементы крепления корпуса к планшайбе; 3 - кулачок; 4 - дифференциальный
винт (с разнонаправленной резьбой); 5 - палец-упор; 6 - винт; 7 - шпонка;
- планка переставная
Корпус 1 зажимного устройства устанавливается на основную плоскость
планшайбы и ориентируется по одному из Т-образных пазов для чего на нижней
плоскости корпуса имеется шпоночный паз с закрепленной винтом шпонкой 7.
Корпус имеет на основании точное отверстие в которое входит палец-упор 5
закрепленный в отверстии планшайбы винтом 6. Для наладки зажимного
устройства в радиальном направлении на определенный диапазон диаметров
заготовок Dmin Dmax палец-упор переставляется в соответствующее отверстие 9
(см. рис. 7). (В некоторых конструкциях зажимных устройств палец-упор может
закрепляться в корпусе приспособления а не в планшайбе).
В станках с планшайбой исполнения 1 палец-упор 5 приспособления
фиксируется в радиальном направлении по сквозному отверстию специальной
планки 8 (рис. 8 б) переставляемой в «зигзагообразном» пазу который
представляет собой зеркально расположенные друг относительно друга впадины
H и выступы h одинаковой ширины. Планка 8 имеет точные сопрягаемые паз и
выступ с помощью которых она фиксируется радиально на планшайбе но имеет
возможность некоторого смещения (степень свободы) в перпендикулярном
направлении для самоустановки по пальцу-упору 5 (т.е. обеспечивается только
одна базовая точка в схеме базирования приспособления). За счет
«зеркальности» паза планка может переустанавливаться при наладке станка с
переворотом на 180о что обеспечивает минимальное наладочное радиального
смещение приспособления на величину h=H.
Корпус зажимного приспособления прикрепляется к планшайбе Т-образными
винтами и гайками 2. В корпусе 1 выполнены точные Т-образные направляющие
в которых перемещается с помощью дифференциального винта 4 кулачок 3
имеющий Г-образную форму. Выступ кулачка является зажимом а основание –
вспомогательной установочной базой для заготовки.
На планшайбе устанавливаются несколько зажимных устройств (3 4 или
) работающих независимо друг от друга то есть собираемое из них
приспособление не является самоцентрирующим. Для обеспечения достаточной
точности установки заготовок «центрирование» обеспечивается организационным
приемом: подвод кулачков и закрепление заготовки производится равномерным
поворотом винтов всех зажимных устройств поочередно.
Для увеличения жесткости технологической системы ЗИПС (заготовка-
инструмент-приспособление-станок) при обработке нежестких заготовок на
планшайбе в пазах 2 (рис. 7) устанавливаются дополнительные нерегулируемые
или регулируемые (подводные) опоры.
2. Виды базовых поверхностей рабочих органов для установки заготовок
в станках шлифовальной группы
Основной особенностью и общностью рабочих органов для установки
заготовок в станках шлифовальной группы является то что они сообщают
изделию движения подач (круговой линейной и их сочетание).
Принципиально отличаются рабочие органы шлифовальных станков
предназначенных для обработки деталей класса тел вращения и класса
корпусов что обусловлено естественно различием схем формообразования.
В частности станки общемашиностроительного назначения для деталей
класса тел вращения подразделяются на круглошлифовальные
внутришлифовальные и универсальные круглошлифовальные. Из
специализированных станков можно выделить резьбошлифовальные которые по
конструкциям рабочих органов для установки заготовок близки к универсальным
круглошлифовальным полуавтоматам.
Различие этих типов станков заключается в возможности обработки
наружных и (или) внутренних поверхностей вращения по центровой или
патронной и патронно-центровой схемам базирования.
Круглошлифовальные станки предназначены для обработки только наружных
поверхностей (валов) по центровой схеме базирования внутришлифовальные – в
основном только внутренних поверхностей по патронной схеме базирования.
Универсальные круглошлифовальные станки позволяют обрабатывать как
наружные так и внутренние поверхности вращения с применением обеих схем
2.1. Фланцевые шпиндели круглошлифовальных станков
На операциях круглого шлифования валов в основном используется схема
базирования в невращающихся (жестких) центрах. При этом между основными
базами заготовки (центровыми отверстиями внутренними фасками) и
вспомогательными базами - конусами центров - при обработке имеет место
трение скольжения. Тепловое воздействие трения незначительно так как
заготовка вращается с низкой частотой вращения круговой подачи. Тем не
менее для уменьшения изнашивания рекомендуется применение центров с
твердосплавными конусами (табл. 3) а также предварительное нанесение на
поверхности трения консистентной смазки перед выполнением операции что
должно быть отражено в документах технологического процесса.
На рис. 9 изображен узел шпинделя передней бабки (изделия)
круглошлифовального станка.
Рис. 9. Узел шпинделя передней бабки круглошлифовального станка(3А174) с
невращающимся базовым центром (на левом виде поводковое приспособление
условно не показано)
В корпусе шпиндельной бабки неподвижно закреплена высокоточная втулка
с внутренним конусом Морзе – базой невращающегося центра. На втулке
установлен на подшипниках качения многоручьевой шкив на который передается
вращение от редуктора привода круговой подачи. К шкиву закреплена планшайба
– диск с системами резьбовых отверстий для установки поводковых
приспособлений передающих крутящий момент на заготовку (непосредственно
или через поводок закрепленный на этой заготовке). Таким образом
заготовка вращается относительно неподвижных центров планшайбой через
поводковое приспособление.
Фиксация базового центра от проворота во втулке шпинделя
осуществляется силами трения (самоторможением) по конусу Морзе. Съем центра
производится специальной гайкой на его резьбовом участке [21].
На рис. 10 приведен пример установки заготовки детали «Вал» на
круглошлифовальном станке с использованием специального поводка
закрепляемого винтом (см. также пример п. 5.1.4.2).
Задняя бабка круглошлифовального станка также относится к рабочему
органу для базирования заготовки так как предназначена для установки
второго (заднего) невращающегося центра и поджима заготовки к переднему
центру в шпиндельном узле передней бабки. Так как пиноль задней бабки
вместе с центром совершает осевое перемещение (имеет одну степень свободы
при базировании) то задний центр обеспечивает только две базовые точки а
не три как передний неподвижный центр (см. рис. 10). Движение пиноли в
станках производится винтовым приводом. Концевая часть винта выполняет
вспомогательную функцию упора для выталкивания центра в конце обратного
хода пиноли. В круглошлифовальных полуавтоматах пиноль задней бабки
оснащена гидравлическим пневматическим или электромеханическим приводом.
Рис. 10. Пример установки заготовки на круглошлифовальном станке в
невращающихся центрах с использованием специального поводка
2.2. Шпиндели внутришлифовальных и универсальных круглошлифовальных
При внутреннем шлифовании деталей классов «Втулка» возможно
использование только патронных или цанговых схем базирования. Это и
предопределило конструкции базовых поверхностей шпинделей для установки
заготовок внутришлифовальных и универсальных круглошлифовальных станков:
- по схеме 1 рис. 3 аналогичные базам шпинделей токарных станков;
- по схемам 7 или 8 рис. 3 типа «конус - цилиндр» (внутренние).
Последний вид базовых поверхностей предусматривает непосредственное
использование зажимных цанг. На рис. 11 приведен эскиз конструкции такого
Вспомогательная база 4 (конус 30о) имеет стандартные размеры под
сменные цанги 5 каждая из которых рассчитана на один конкретный диаметр
закрепляемой заготовки. При этом к точности закрепляемой поверхности
заготовки предъявляются достаточно высокие требования (не ниже h10). При
обработке коротких заготовок (втулок) относительно небольшого диаметра на
станках малого габарита крепление цанг производится резьбовой тягой 6
(«шомполом») к заднему торцу шпинделя 1.
В более крупных станках а также при необходимости шлифования
отверстий в концах длинных валов используются трубчатые резьбовые тяги 7
внутренний диаметр которых ограничивает максимальный диаметр шлифуемого
вала (прутка). Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе модели
внутришлифовального станка для выполнения подобных операций.
Рис. 11. Шпиндель внутришлифовального станка с непосредственным
базированием заготовок в цангах
Вспомогательная база 2 в виде высокоточного отверстия имеет
продольную шпонку или штифт 3 фиксирующие цангу от проворота (схема 7 рис.
). Цанги должны иметь ответный шпоночный паз на цилиндрическом участке.
Такая фиксация необходима не столько для передачи на заготовку крутящего
момента при шлифовании сколько для предотвращения проворота цанги при ее
зажиме и раскреплении резьбовой тягой (6 или 7). Наряду с этой схемой
возможно расположение шпонки на конической базе 4 (схема 8 рис. 3)
фиксирующей цангу по продольному лепестковому разрезу.
Во внутришлифовальных полуавтоматах вместо ручных зажимов (резьбовых
тяг) используются механизированные с пневмо- или гидроприводом. Поэтому в
операциях выполняемых на таких полуавтоматах шпонки могут не
использоваться (учитывая что внутреннее шлифование выполняется как процесс
чистовой обработки с минимальными припусками при незначительном крутящем
моменте круговой подачи).
В станках среднего и крупного габарита при использовании цанг
относительно небольшого диаметра зажима применяются переходные втулки как
это показано на рис. 12.
Рис. 12. Шпиндель внутришлифовального (универсального
круглошлифовального) станка с переходной втулкой для цанг малого диаметра
(для сравнения приведена цанга прямого базирования в шпинделе)
Переходная втулка 6 имеет наружную конфигурацию аналогичную цанге
прямого базирования 4 но без продольных лепестковых пазов и с удлиненной
передней частью. Внутри переходной втулки выполнены базы идентичные
шпиндельным но с меньшими размерами соответствующими размерам
малогабаритных цанг 5. Внутри шпинделя размещены две тяги: одна тяга 1 для
крепления переходной втулки а вторая 8 – для затяжки самой цанги. Втулка
имеет шпоночный паз которым фиксируется от проворота по штифту 3 в
шпинделе станка и собственный штифт 7 для фиксации устанавливаемых во
Помимо цанговых переходных втулок применяются и другие переходные
элементы (втулки и оправки рис. 13) при наладках универсальных
круглошлифовальных станков для наружного шлифования деталей класса «Вал» в
центрах и внутреннего шлифования деталей класса «Втулка» в самоцентрирующих
патронах (при невозможности использования цанг: для заготовок относительно
большого диаметра при наличии на поверхности зажима каких-либо выступов
нестандартном диаметре поверхности зажима и т.д.).
Втулка 2 (рис. 13) для наружного круглого шлифования имеет внутреннюю
базу в виде конуса Морзе для установки упорных центров 5 [22] или с
резьбовым пояском 4 [21] на котором устанавливается отжимная гайка 3 для
«выталкивания» центра из втулки при его замене. Переходная втулка для
центров не используется во внутришлифовальных станках так как они не имеют
задней бабки для второго центра то есть не рассчитаны на центровую или
патронно-центровую схемы базирования.
Рис. 13. Шпиндель универсального круглошлифовального станка с переходной
втулкой для центров и переходной оправкой для кулачкового патрона
Переходная оправка 7 (рис. 13) предназначена для установки на станке
патронов 6 (двух- или трехкулачковых самоцентрирующих четырехкулачковых
несамоцентрирующих). Для этого оправка имеет две группы баз сопрягаемых с
базами шпинделя (цилиндр-конус) и базами патрона (по схеме 1 рис. 3). В
самоцентрирующем патроне производится внутреннее или наружное шлифование
заготовок деталей «тел вращения» а в четырехкулачковом – корпусных деталей
при наличии в них основных баз (поверхностей зажима) под кулачки.
При отсутствии в заготовках корпусных деталях баз «удобных» для
установки и надежного закрепления применяются специализированные
приспособления – планшайбы. Планшайба как базирующе-зажимное приспособление
представляет собой диск имеющий основные базы под рабочий орган станка или
переходный элемент а также системы точных ориентирующих и крепежных
поверхностей (Т-образные или шпоночные пазы цилиндрические и резьбовые
Универсальные круглошлифовальные и внутришлифовальные станки имеют в
комплекте поставляемой оснастки планшайбы (рис. 14). Планшайба выполняется
сборной из переходной оправки 1 и диска планшайбы 2. Переходная оправка
планшайбы конструктивно аналогична переходной оправке патрона (см. рис.
) но имеет другие базы: наружный центрирующий цилиндр и торцовую
плоскость (схема 6 рис. 3).
Системы радиальных Т-образных пазов и резьбовых отверстий с
центрирующими поясками позволяют смонтировать на планшайбе специальные
приспособления реализующие различные схемы базирования и закрепления
корпусных деталей. Для этой цели используются стандартные или специальные
установочные элементы – пластины планки штыри полные и срезанные пальцы
и т.п. а для закрепления заготовки – прихваты опоры винтовые или
эксцентриковые зажимы и т.д.
Рис. 14. Планшайба универсального круглошлифовального станка для
обработки заготовок корпусных деталей
3. Рабочие органы (столы) для установки заготовок карусельно- и
зубофрезерных полуавтоматов
Рабочие органы металлорежущих станков выполняющие линейные или (и)
круговые движения подач называются столами.
Столы карусельно-фрезерных и зубофрезерных станков обеспечивающие
круговое движение подачи имеют две разновидности конструктивного решения:
с радиальными и с крестовыми Т-образными пазами (рис. 15).
Зубофрезерные полуавтоматы имеют поворотные столы с радиальными
пазами предназначенными для крепления базирующе-зажимных приспособлений.
Установка приспособлений осуществляется по плоскости стола (установочная
база) с центрированием по отверстию (двойная опорная база). Столы многих
зубофрезерных полуавтоматов имеют центральное сквозное отверстие с базовым
конусом Морзе по которому также может производиться установка центра
цангового или другого приспособления. Внутри стола зубофрезерного
полуавтомата могут быть установлены гидравлические приводы для
автоматизации процессов закрепления и раскрепления заготовок.
Аналогичные конструкции базовых поверхностей и в поворотных столах
зубодолбежных станков (полуавтоматов) а также некоторых других
специализированных станков (например в вертикальном сверлильном
полуавтомате для обработки крепежных отверстий во фланцах в котором
поворотный стол используется как делительный механизм).
Рис. 15. Столы зубофрезерных (а) и карусельнофрезерных (б) станков
Карусельно-фрезерные полуавтоматы как технологические машины
непрерывного действия имеют поворотные столы с крестовыми
(двухкоординатными) Т-образными пазам или специальные столы с системами
резьбовых отверстий для крепления приспособлений (уточняется по паспорту
станка). Основная область использования полуавтоматов –
высокопроизводительная обработка плоскостей заготовок. Специфика
операционной технологии заключается в применении многопозиционной обработки
в нескольких приспособлениях. Поэтому в большинстве случаев центральное
отверстие не применяется для базирования приспособлений - они
устанавливаются равномерно по окружности стола. Следует отметить что
некоторые карусельно-фрезерные станки оснащаются двумя шпиндельными
бабками что позволяет последовательно производить черновое и чистовое
фрезерование за один установ заготовок. Используются и схемы непрерывного
фрезерования двух различных плоскостей заготовок за два установа. В этом
случае на столе карусельно-фрезерного станка устанавливаются два типа
приспособлений (чередующихся через угловой шаг) с соответствующими схемами
4. Рабочие органы (столы) станков с линейными и линейно-круговыми
движениями подач заготовок
Столы с линейными или комбинацией линейных и круговых движений подач
имеются во фрезерных сверлильных плоскошлифовальных строгальных
долбежных и некоторых других станках.
4.1. Столы станков с линейными движениями подач
Столы с линейными подачами выполняются по конструктивной схеме 14
рис. 3 в виде прямоугольных плит с параллельными Т-образными пазами.
Размеры столов стандартизованы и зависят от габаритного ряда станка. В
зависимости от ширины стола количество пазов может быть 1 2 3 или 5
(уточняется по паспорту станка). Размеры Т-образных пазов также
стандартизованы [20].
Для базирования и закрепления приспособлений на столе станка с Т-
образными пазами применяются типовые схемы представленные на рис. 16.
Корпус приспособления 1 должен иметь минимум два паза для винта 3 также
называемого «Т-образным». Головка винта 3 диаметром D выполнена с двумя
симметричными лысками в размер В2 (h14) и свободно проходит в Т-образном
пазу стола без возможности проворота.
Учитывая что Т-образные пазы столов станков выполняются сквозными
то установка крепежных винтов 3 возможна после базирования и выверки
приспособления на столе при условии что пазы в корпусе имеют направление
вдоль пазов стола как показано на рис. 16 г. Для сравнения показаны и
нетехнологичные решения когда для закрепления приспособления в его корпусе
выполнены отверстия (рис. 16 е) или пазы не совпадающие с направлением Т-
образных пазов стола (рис. 16 д). Нетехнологичность этих решений
обусловлена необходимостью установки приспособления по схеме «сверху -
вниз» на предварительно поставленные в Т-образные пазы стола винты 3. Это
становится достаточно трудоемкой операцией наладки для тяжелых
приспособлений устанавливаемых как минимум на четыре винта.
Рис. 16. Типовые схемы установки (базирования и закрепления)
приспособлений на столах с Т-образными пазами: а б в г – технологичное
решение; д е – нетехнологичные решения; ж з – допустимые исполнения для
приспособлений из УСПО в мелкосерийном производстве; относительные
размеры - рекомендуемые
Для точной ориентации приспособления на столе станка в качестве
направляющей базы применяются две шпонки 2 закрепляемые в шпоночном пазу
основания корпуса 1. В приспособлениях для высокоточных финишных операций
(например плоского шлифования или комбинированной обработки на
многооперационных станках с ЧПУ) рекомендуется в основании корпуса
выполнять один сквозной шпоночный паз под обе направляющие шпонки для
возможности его шлифования за один установ.
Cтолы станков имеют нечетное количество Т-образных пазов. При
симметричной установке приспособления на столах с числом пазов три и более
рекомендуется шпонки устанавливать в центральный паз. При проектировании
специальных приспособлений количество винтов крепления и выбор пазов стола
под них определяется в зависимости от условий силового нагружения
приспособления (снимаемого припуска и режимов резания) жесткости
конструкции самого приспособления вероятности вибраций при обработке и
других конкретных требований.
Для мелкосерийного производства достаточно часто используются
специальные приспособления компонуемые из комплекта универсальной сборно-
переналаживаемой оснастки (УСПО) [24]. Как вариант крепления таких
приспособлений допустимо применение типовых внешних прихватов из комплекта
УСПО (см. рис. 16 ж) при сохранении принципа ориентации (направления) по
шпонкам в корпусе. При отсутствии в корпусе приспособления шпоночных пазов
возможно его направление по внешней «шпонке» роль которой выполняют
специальные шлифованные пластины или одна достаточно длинная планка
устанавливаемые по посадке в один из Т-образных пазов стола как это
показано на рис. 16 з (показана посадка по центральному пазу).
Следует отметить что в столах некоторых моделей станков пазы могут
быть выполнены неравноценными по точности размера В1 когда только один из
них - центральный - предназначен для базирования приспособлений по шпонкам
и для крепления а остальные – только для крепления. Поэтому важно
установить исполнения всех пазов стола по паспорту станка.
Необходимость базирования приспособлений (тисков магнитных плит и
т.п.) на фрезерных плоскошлифовальных строгальных и некоторых других
типах станков по Т-образному пазу неактуальна при обработке плоскостей
параллельных плоскости стола. В таких ситуациях шпонки могут не
использоваться а направляющей базой приспособления служат сами крепежные Т-
образные винты устанавливаемые в любые пазы (вне зависимости от точности
4.2. Столы станков с линейными и круговыми движениями подач
Некоторые модели современных многооперационных фрезерно-сверлильно-
расточных станков с ЧПУ оснащены столами которые имеют не только линейные
программируемые движения но и поворот используемый как делительное
движение при смене позиции (установа) обработки или в качестве круговой
Столы таких станков выполняются по конструктивной схеме 15 рис. 3 в
виде квадратной плиты с системой высокоточных базирующих и крепежных
отверстий 7 (рис. 17).
В геометрическом центре стола 1 выполнено основное базовое отверстие
предназначенное для центрирования приспособлений относительно оси поворота.
Эта центрирующая (двойная направляющая) база используется в обязательном
порядке если стол применяется как рабочий орган круговой подачи при
обработке кольцевых поверхностей или при высоких требованиях к точности
нескольких поверхностей с разных сторон детали относительно центрального
(базового) отверстия.
У большинства станков внутри стола имеется гидравлический (реже
электромеханический) привод для автоматического зажима заготовок в
приспособлении. Выходным элементом привода является шток 3 с внутренней
резьбой для соединения с входным элементом зажимного механизма
Приспособления 4 устанавливаются на столе станка по классической
схеме базирования «по плоскости и двум пальцам» один из которых срезанный.
«Полный» палец обеспечивает базирование либо по центральному отверстию
либо по одному из базовых отверстий с резьбовым участком. Для повышения
точности базирования могут использоваться цанговые втулки 5 которые за
счет конических втулок 2 при затягивании крепежного винта 6 разжимаются и
устраняют зазор в соединении отверстие - палец. Крепление приспособления к
столу осуществляется винтами (болтами) по резьбовым отверстиям 7.
Рис. 17. Стол многооперационного фрезерно-сверлильно-расточного станка с
линейной и круговой подачами (I – цанговая втулка беззазорного
базирования приспособлений)
СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ
Процесс комплектования элементов инструментальной оснастки
осуществляется по аналогичной вышеописанной (см. рис. 2) схеме с той лишь
разницей что для перебазирования инструмента может использоваться большее
количество элементов оснастки и базы рабочих органов инструмента станков
отличаются значительно большим многообразием (рис. 18).
Рис. 18. Структурная схема комплектования инструментальной оснастки для
установки инструмента на металлорежущих станках
Все металлорежущие инструменты имеют типовые наружные и внутренние
1. Инструменты с внутренними базами
Внутренние базы в основном выполняются цилиндрическими с высокоточной
посадкой (квалитеты Н6 Н5). Для передачи крутящего момента предназначены
осевые 1 или торцовые 2 шпоночные пазы (рис. 19). Подобные базы применяются
в дисковых цилиндрических прорезных и торцовых фрезах насадных зенкерах
и развертках; зуборезных инструментах – червячных фрезах долбяках
шеверах а также в некоторых других инструментах имеющих ось вращения. В
инструментах относительно большой длины вся поверхность базового отверстия
разделена на два участка внутренней расточкой сокращающей трудоемкость
Внутренняя цилиндрическая база применяется и в круглых фасонных
резцах. Для восприятия крутящего момента в них выполняются торцовые
рифления 3 используемые также для компенсации стачивания передней
поверхности после переточек за счет дискретного поворота инструмента по
Рис. 19. Виды внутренних баз металлорежущих инструментов: а – отверстие с
осевым шпоночным пазом; б - отверстие с торцовым шпоночным пазом; в –
отверстие с торцовыми рифлениями
2. Инструменты с наружными базами
Наружные базы можно условно разделить на три группы (рис. 20):
- с базированием «в угол» (без осевого центрирования);
- с осевым центрированием при установке;
- специальные (например базы круглых или плоских протяжек).
Призматические базы без осевого центрирования инструмента характерны
для различных резцов – токарных расточных строгальных и т.п.
2.1. Инструменты с призматическими корпусами (резцы)
2.1.1. Токарные резцы
Исполнения призматических корпусов инструментов отличаются помимо
габаритных размеров способом крепления и настройки. Наиболее распространен
простейший конструктивный вид 1а (рис. 20) призматического корпуса резца
предназначенного для крепления винтами по верхней грани. В некоторых типах
резцедержателей станков для предотвращения смятия поверхности зажима между
корпусом и винтом устанавливается пластина из закаленной стали (рис. 21 а
Рис. 20. Виды наружных баз металлорежущих инструментов: 1 –
призматические без осевого центрирования; 2 – призматические с осевым
центрированием; 3 5 – цилиндрические; 6 7 – конические; 8 - специальные
(* - альтернативные базовые точки по поверхностям зажима токарных резцов;
** - опорная база резцов с настроечным микрометрическим винтом)
Кроме винтового используется и клиновое крепление корпуса резца как
это показано на рис. 21 в е. При этом различают конструкции
резцедержателей револьверных головок переходных блоков под резцы с
наклонными (г) и ненаклонными (в д е) клиньями. Наклонный клин (наклон
определяется по винту) позволяет закреплять простой призматический корпус
резца в то время как для крепления ненаклонным клином требуются
специальные корпуса резцов исполнений 1б или 1в рис. 20. Отличие в клиновых
способах крепления заключается только в большей технологичности не
наклонного исполнения.
Рис. 21. Способы крепления призматических корпусов резцов: а б –
винтовое; в г д е – клиновое; ж з и – конструкции клиньев; е –
клиновое крепление дифференциальным винтом
Кроме того сами клинья крепления корпусов резцов могут иметь
различные конструкции некоторые из которых приведены на рис. 21 ж з и.
Основными техническими требованиями клинового крепления являются:
- принудительный подъем клина при раскреплении резцов;
- отсутствие проворота клина при вращении винта крепления;
- технологичность сборки.
Принудительный подъем клина обеспечивается:
- винтом с двумя буртиками (рис. 21 в г д) который применим
только с «подковообразным» клином (ж);
- винтом со стопорной шайбой под клином (з и);
- дифференциальным винтом с разнонаправленными резьбами – правой MR
ввинчиваемой в корпус резцедержателя и левой ML ввинчиваемой в клин (рис.
«Подковообразный» клин (рис. 21 ж) более трудоемок в изготовлении
хотя и технологичен в сборке с двухбуртиковым винтом а также не требует
дополнительных мер для фиксации от проворота. Более простые конструкции
клиньев под винт с верхним буртом и нижней стопорной шайбой имеют
цилиндрический корпус и требуют фиксации от проворота которая
обеспечивается либо выполнением шпоночного паза (рис. 21 з) и штифта в
отверстии под клин резцедержателя либо смещением крепежного отверстия под
винт (эксцентричный клин рис. 21 и).
Винты крепления со стопорной шайбой отличаются не очень высокой
надежностью (быстрый износ кольцевой канавки и самой шайбы «раскрытие»
разрезной стопорной шайбы) поэтому в некоторых конструкциях
технологической оснастки применяют дифференциальные винты с
разнонаправленными резьбами как это показано на рис. 21 е. В такой
конструкции клинового крепления более высокие требования предъявляются к
точности (соосности) резьбовых и цилиндрических поверхностей как самого
клина так и корпуса резцедержателя.
Важным аспектом при выборе технологической оснастки является
обеспечение точности настройки инструментов по пространственному положению
режущей кромки (или кромок). Для резцов с призматическими базовыми
поверхностями размерами настройки являются вылет высота и продольное
положение кромки или вершины резца.
Вылет резца определяющий диаметр обрабатываемой поверхности при
работе на предварительно настроенном оборудовании настраивается в
простейшем случае по эталонной детали или шаблону. В станках-полуавтоматах
(в том числе с ЧПУ) эффективно использование инструментов настраиваемых
предварительно вне станка в специальных приборах. Для этой цели инструменты
с призматическим корпусом оснащаются регулировочными элементами в
частности микрометрическими упорными винтами (см. рис. 20 1г; рис. 21
б). С помощью винта обеспечивается настройка резца на линейный размер l и
смена инструмента без подналадки станка. Крепление корпуса резца не должно
изменять положения достигнутого при базировании инструмента то есть
предпочтительно применение клиньев или винтов с промежуточной
распределяющей пластиной.
Положение режущей кромки по высоте регулируется в тех случаях когда
используются резцы с меньшей чем по паспорту станка высотой hр а также с
цельной или напайной режущей частью после их переточек. В станках с ручным
управлением чаще всего используется простейший способ регулировки – с
помощью компенсирующих прокладок hп (рис. 21а). Для автоматизированного
оборудования применяются резцедержатели или переходные резцовые блоки с
клиновым регулировочным механизмом (рис. 21б).
Высотный размер режущей кромки определяется размерной цепочкой
h = hк + hп + hp + l tg(
где hк – высота корпуса резцедержателя;
hп – минимальная высота клиновой пластины;
Перемещением клиновой пластины с помощью микрометрического винта
обеспечивается высокоточная настройка инструмента по высоте. Такая
настройка особенно важна для отрезных резцов так как по мере приближения к
оси отрезаемой заготовки изменение кинематических углов резания существенно
зависит от погрешности высотного положения кромки.
Точность положения режущей кромки инструмента в координатной системе
станка при работе на предварительно настроенном автоматизированном
оборудовании может обеспечиваться:
- методом бесподналадочной смены резца с его предварительной
настройкой вне станка за счет микрометрических винтов в его корпусе;
- методом бесподналадочной смены резца с инструментальным (резцовым)
блоком имеющим соответствующие регулировочные элементы;
- методом коррекции траектории движения инструмента в станках с ЧПУ.
При токарных работах на станках с ручным управлением точность
диаметральных и линейных размеров обрабатываемых поверхностей
- методом настройка по лимбам (отсчетным устройствам цифровым
индикаторам) в пределах периода стойкости инструмента;
- методом пробных проходов при ориентировочной установке инструмента
по вылету и осевому положению после его смены.
2.1.2. Расточные резцы
Расточные резцы как правило имеют комбинированные базы с
возможностью установки как по схеме для призматических резцов так и по
схеме осевых инструментов (с осевым центрированием). В первом случае
осуществляется винтовое или клиновое крепление со схемой базирования 2а а
во втором – переходные блоки с отверстием для базирования по схеме 2б (см.
2.1.3. Резцовые вставки
Резцовые вставки являются разновидностью призматических резцов с
относительно небольшими габаритами сечения (16х16 20х20 25х25) и малой
длиной (40 80 мм). Используются в основном в токарных одно- и
многошпиндельных автоматах и полуавтоматах для различных токарных работ с
установкой в резцовые одно- и многоинструментальные блоки а также для
расточных операций (переходов) с применением расточных борштанг. Основная
особенность резцовых вставок – наличие на корпусе 2 (рис. 22) фаски под
углом 450 противолежащей базовым поверхностям и овального отверстия для
крепления вставки одним винтом 1 «в угол». Как правило вставки оснащаются
микрометрическим упорным винтом 5 для настройки на линейный размер и
бесподналадочной смены. Соответственно резцовый блок или расточная
борштанга 3 оснащаются упорным элементом (пластиной) 4.
Рис. 22. Резцовая вставка с расточной борштангой
2.2. Инструменты с осесимметричными корпусами (хвостовиками)
Осесимметричные корпуса (хвостовики) имеют вращающиеся в том числе
мерные инструменты (у которых размер обрабатываемой поверхности
конструктивно определен размером самого инструмента – сверла зенкеры
развертки метчики и т.п.). Все хвостовики выполняются цилиндрическими или
коническими (конус Морзе). Основная отличительная особенность конуса Морзе
– свойство самоторможения так как угол конуса составляет около 480
(конусность 1:12). Это свойство используется для передачи момента резания
при обработке концевыми фрезами (см. рис. 20 схема 7). Фрезы закрепляются
в шпинделе напрямую или через переходную втулку с затягиванием резьбовой
На инструменты типа сверл с цилиндрическим хвостовиком крутящий
момент также передается за счет трения между корпусом и элементами зажима
инструментальной оснастки – цангового или кулачкового патрона.
В некоторых хвостовиках для передачи крутящего момента (момента
резания) предусмотрены специальные конструктивные базовые элементы (см.
- торцовая шпонка («лапка») на конусе Морзе (схема 6);
- квадрат на цилиндрической базовой поверхности (схема 5).
Все инструменты с такими базовыми поверхностями работают только с
3. Базы инструментальных рабочих органов металлорежущих станков
Основные базы рабочих органов металлорежущих станков классифицированы
Схема классификации аналогична по структуре схеме классификации
рабочих органов для заготовок приведенной на рис. 3. Исключение составляет
буквенная нумерация схем конструкций. Таким образом любой металлорежущий
станок можно условно обозначить буквенно-цифровым кодом конструктивного
решения базовых поверхностей его рабочих органов. Например токарный станок
К20 имеет код 1AG то есть один рабочий орган для установки заготовки -
шпиндель с базами по схеме 01 (см. рис. 3) и два рабочих органа для
установки инструмента – резцедержатель с базами по схеме А (рис. 23) и
заднюю бабку пиноль которой имеет базы по схеме G. Коды вертикально-
сверлильных станков - 14G или 14К; круглошлифовального – 10Р и т.д.
Далее рассмотрим некоторые конструктивные особенности баз
инструментальных рабочих органов станков наиболее широко применяемых в
машиностроении а также специфические технологические требования к
установке некоторых типов инструментов.
3.1. Токарные станки
В станках токарной группы может быть несколько базовых поверхностей
для установки инструментов. Например в токарно-винторезном станке типа
К20 используется типовой четырехпозиционный резцедержатель с вертикальной
осью поворота имеющий по контуру замкнутый паз (базы по схеме «А» рис. 23)
и систему крепежных винтов а также задняя бабка в пиноль которой (базы по
схеме «G») также могут устанавливаться осевые инструменты – сверла
зенкеры развертки метчики и т.д.
Рис. 23. Классификация по виду базовых поверхностей конструкций рабочих
органов станков для установки инструментов
Рис. 23 (окончание). Классификация по виду базовых поверхностей
конструкций рабочих органов станков для установки инструментов
В базовые пазы резцедержателя инструменты с призматическими корпусами
могут устанавливаться как радиально (проходные подрезные отрезные и т.п.
резцы) так и параллельно оси шпинделя (расточные резцы).
При проектировании технологических наладок на операции выполняемые
на универсальных токарно-винторезных станках с ручным управлением следует
учитывать что в типовой резцедержатель можно закрепить до четырех
однотипно устанавливаемых резцов (поперечно или продольно) в то время как
разнотипно устанавливаемых не более трех так как зоны их установки
Кроме учета пересечения зон установки резцов требуется размерная или
графическая проверка отсутствия «интерференции» инструментов (особенно
расточных) в процессе обработки с элементами станочной системы например с
патроном или его кулачками с задней бабкой ее пинолью или установленным в
ней вращающимся центром и т.д.
Также как в универсальных токарно-винторезных станках то есть
напрямую без дополнительных элементов технологической оснастки
призматические резцы могут быть установлены в некоторых токарно-
карусельных токарно-револьверных станках и в полуавтоматах с ЧПУ имеющих
револьверные головки с соответствующими призматическими пазами (базы по
схеме «В» рис. 23) то есть только в случае совпадения формы базовых
поверхностей инструмента и рабочего органа станка.
В большинстве токарно-револьверных станков (с ручным управлением)
имеются также два рабочих органа для инструмента - продольный и поперечный
суппорты. Поперечный суппорт как следует из его названия предназначен для
отрезных резцов или других инструментов работающих с поперечной подачей
(канавочных фасонных резцов). Большинство поперечных суппортов
конструктивно выполнены по схеме «F» с Т-образными пазами и оснащаются
специальным неповоротным резцедержателем с призматическим пазом под резцы.
У некоторых моделей токарно-револьверных станков поперечные суппорты
оснащены поворотным резцедержателем (схема «А» рис. 23).
Продольный же суппорт оснащен 6- 8- или 12-позиционной револьверной
головкой с горизонтальной или вертикальной осью поворота и цилиндрическими
базовыми поверхностями (схема «С» рис. 23). Для установки резцов в этом
случае требуется переходный блок имеющий с одной стороны призматические
базы под конкретный резец а с другой – цилиндрические базы (хвостовик)
соответствующего диаметра с лыской для крепления винтами в револьверной
головке. При этом цилиндрические базы не обеспечивают возможности
регулировки положения режущих кромок инструмента относительно координатной
системы станка (кроме продольного) поэтому такие возможности должны
предусматриваться конструкцией вспомогательных баз под инструмент самого
блока например аналогично схеме рис. 21 б.
Многие современные токарные станки с ЧПУ имеют револьверные головки с
горизонтальной осью поворота цилиндрическими базовыми поверхностями по
схеме «D» рис. 23 и с механизмом крепления (ручным или автоматическим)
рифленым клином. Рифления обеспечивают достаточно точную фиксацию
переходного инструментального блока вдоль оси цилиндрической базы (то есть
выполняют роль осевого упора). Конструкция сопрягаемого инструментального
блока должна иметь цилиндрический хвостовик требуемого диаметра с рифленой
лыской. Система таких инструментальных блоков была впервые разработана
фирмой «Traub» (Германия).
Другой разновидностью револьверных головок токарных станков с ЧПУ
является четырехпозиционная конструкция с вертикальной осью поворота и
базами типа открытый «ласточкин хвост» по схеме «Е» рис. 23. Под данные
револьверные головки разработана гамма соответствующих инструментальных
блоков крепление которых производится винтами через поворотные шайбы с
лысками. Шайбы поворачиваются на фиксированный угол 90о за счет байонетного
внутреннего паза и ограничивающего штифта в корпусе револьверной головки.
При раскреплении шайбы поворачиваются против часовой стрелки до упора
лыски становятся параллельно верхней грани блока и позволяют
беспрепятственно его снять. Для закрепления установленного блока достаточно
повернуть шайбу до упора по часовой стрелке (лыска займет вертикальное
положение) и затянуть винт.
3.2. Сверлильные станки
Сверлильные станки в основном имеют инструментальные шпиндели с
базовыми поверхностями в виде конуса Морзе по ГОСТ 25557 под хвостовик с
лапкой (схема «G» рис. 23). Размер (номер) конуса зависит от габарита
станка. В шпинделе (в верхней части внутреннего конуса Морзе) имеется
овальное поперечное сквозное отверстие стенки которого выполняют роль
шпоночного (торцового) паза для «лапки» хвостовика сверла. Лапка передает
крутящий момент в начале врезания сверла в первую обрабатываемую заготовку
(до возникновения осевого усилия резания и расклинивающего усилия в
конической поверхности хвостовика достаточного для создания момента
трения превышающего момент резания). Учитывая эту конструктивную
особенность сверлильных конусов Морзе с лапками можно на практике
установить качество базовых поверхностей сверла и шпинделя. Если у
некоторых сверл (эпизодически) наблюдаются заметные следы смятия
(скручивания) лапки то это может свидетельствовать о некачественном конусе
хвостовика сверла. Если это же явление проявляется постоянно то
некачественным является конус шпинделя станка (погрешность изготовления или
Верхнее овальное поперечное отверстие во внутреннем конусе Морзе
имеет значительно большую длину чем сопрягаемая с ним лапка. Это
предусмотрено для вхождения между стенкой отверстия и торцом лапки плоского
клина для выпрессовки инструмента (по пословице «клин клином вышибают»).
Как показано на схеме рис. 24 при сверлении на инструмент в осевом
направлении действуют составляющая силы резания РХ и сила тяжести mg а на
хвостовик – результирующая сила F=РХ – mg. Конус Морзе – это клин с
конусностью приблизительно 1:20 (с углом при вершине 2((2о50` [1]).
Рис. 24. Схема расчета условия передачи крутящего момента резания
силами трения по конусу Морзе: 1 – клин для выпрессовки сверла; 2 –
шпиндель; 3 – сверло; ( - угол трения
Нормальная сила давления между хвостовиком и базовой поверхностью
шпинделя составляет (с учетом что при малых значениях углов 2sin( ( 2tg( (
т.е. цифра конусности соответствует коэффициенту усиления клина.
Сила трения TN=Nf где f=tg(=015 018 – коэффициент трения стали по
стали то есть TN=3 (РХ – mg) а момент трения МТР=TN D.
Согласно [2] соотношение между осевой составляющей силы резания РХ и
моментом резания М при сверлении спиральным сверлом диаметром d
то есть М=(03 04)(d(РХ.
Условие обеспечения передачи крутящего момента за счет силы трения в
Если пренебречь влиянием силы тяжести mg то получим [pic]. Это
условие выполняется всегда так как по стандарту на сверла с коническим
В тяжелых и некоторых средних сверлильных станках например радиально-
сверлильных шпиндель имеет модифицированные базы в виде конуса Морзе с
двумя поперечными овальными отверстиями - верхним и нижним (рис.25).
Рис. 25. Шпиндель тяжелого радиально-сверлильного станка с клиновым
креплением инструментальных оправок: 1 - нижнее овальное отверстие
шпинделя 2 - клин крепления оправки 3 - овальное отверстие оправки
- оправка инструментальная
Нижнее овальное отверстие предназначено для установки клина крепления
различных патронов оправок или втулок с инструментами имеющих
значительную суммарную массу. Клиновое крепление предотвращает
самопроизвольное выпадение тяжелой инструментальной оснастки под действием
вибраций особенно после ее начальной установки.
Малогабаритные (настольные) сверлильные станки типа 2А106 могут иметь
шпиндель с наружным самотормозящимся укороченным конусом Морзе по ГОСТ 9953
(базы по схеме «Н») для установки стандартного кулачкового сверлильного
патрона [25][26] как это показано на рис. 26 (аналогично установлен
сверлильный патрон на некоторых электродрелях). Для установки такого
сверлильного патрона в шпиндель вертикально-сверлильного станка с
нормальным конусом Морзе используется переходный хвостовик.
Рис. 26. Схема установки стандартного сверлильного патрона на
шпинделе настольно-сверлильного (а) и в шпинделе вертикально-
сверлильного (б) станков: 1 5 –шпиндели; 2 – патрон; 3 – ключ
привода зажима; 4 – сверло; 6 – переходный хвостовик
По специальному заказу универсальные сверлильные станки могут
поставляться со шпинделем имеющим базы по ГОСТ 13876 (тип «К» рис. 23)
которые широко используются в сверлильных силовых головках агрегатных
станков-полуавтоматов. В агрегатных станках с многоинструментальными
наладками такая схема базирования – по цилиндрическому отверстию торцу и
шпонке – оправдана так как позволяет повысить производительность труда в
крупносерийном и массовом производствах за счет использования регулируемых
(бесподналадочных) инструментальных оправок и втулок с микрометрическими
гайками для настройки вылета инструмента вне станка в специальных приборах
или приспособлениях.
Базированию по цилиндрической поверхности присущ недостаток – наличие
зазора в пределах посадки база - оправка. В агрегатных станках этот
недостаток устранен за счет направления инструмента с помощью кондукторных
втулок (плит). В универсальных сверлильных станках точность обработки
зависит от точности изготовления баз в шпинделе и сопрягаемых с ними
инструментальных оправок так как в мелкосерийном и единичном производствах
превалирует способ обработки по разметке.
Преимущество базирования по схеме «К» (шпинделей по ГОСТ 13876) может
быть эффективно использовано и в мелкосерийном производстве при выполнении
на одном универсальном станке с ручным управлением нескольких разнообразных
переходов с помощью предварительно подготовленных и настроенных комплектов
оправка - инструмент. В этом случае целесообразно использование шариковых
«быстрых» зажимов (рис. 27).
Рис. 27. Специальный шпиндель вертикального сверлильного станка с
«быстрым» шариковым зажимом регулируемой оправки в положении
«закреплено» (а) и «раскреплено» (б): 1 – шпиндель (базы типа К); 2 –
кольцо стопорное; 3 – втулка зажимная; 4 –регулировочная гайка
оправки; 5 – оправка регулируемая; 6 – шарик-плунжер
Съем оправки производится после подъема зажимной втулки 3 до упора в
стопорное кольцо 2 и выкатывания шарика-плунжера 6 в «карман» втулки. После
установки новой оправки с инструментом зажимная втулки 3 опускается и своим
коническим участком под действием силы тяжести зажимает шариком-плунжером 6
оправку за специальную клиновую лыску (что предотвращает самопроизвольное
выдвижение оправки из шпинделя). В станках горизонтальной компоновки
зажимная втулки 3 выполняется подпружиненной.
Однако ГОСТ 13876 регламентирует конструкции шпинделей только с
винтовым креплением цилиндрических хвостовиков регулируемых втулок и
оправок. При наличии в производстве сверлильных станков с такими шпинделями
можно рекомендовать несложную модернизацию их под схему «быстрого зажима».
На рис. 28 показан разрез модернизированного шпинделя.
Рис. 28. Шпиндель сверлильного станка с базами по ГОСТ 13876
модернизированный под схему «быстрого зажима»: 1 - шпиндель; 2 -
стопорный винт; 3 - паз; 4 - кожух; 5 - плунжер; 6 - втулка зажимная
Зажимная втулка 6 имеет конструкцию аналогичную показанной на
рис.27 но отличающуюся продольным сквозным пазом 3. Ограничителем хода
втулки является стопорный винт 2 ввинчиваемый через паз (ширина паза равна
диаметру винта). В стандартном шпинделе невозможно использовать в качестве
плунжера шарик без сверления в шпинделе дополнительного отверстия поэтому
этот зажимной элемент выполняется в виде овального стержня с незначительным
утолщением со стороны втулки предотвращающим его выпадение внутрь
шпинделя. Для установки плунжера среднее резьбовое отверстие шпинделя
обрабатывается разверткой ((92 мм для базы шпинделя 28 мм и (108 мм для
баз 36 и 48 мм). К плунжеру предъявляются высокие требования по
механическим свойствам (твердость HRCЭ 55 60) поэтому он изготавливается
из высококачественной инструментальной стали (30ХГСА 9ХС 35Х3НМ и т.п.).
Сборка такого патрона должна производиться в следующей
последовательности: кожух и втулка устанавливаются на шпиндель и
поднимаются выше среднего отверстия в которое вставляется плунжер 5 после
чего втулка опускается (для прохода головки плунжера в нижней части втулки
выполнен паз). Стопорный винт 2 через паз 3 втулки ввинчивается в верхнее
резьбовое отверстие шпинделя кожух надевается на втулку и закрепляется
3.3. Расточные станки
В данной группе станков наиболее существенно различаются базы
вертикальных координатно-расточных и горизонтальных алмазно-расточных
В координатно-расточных вертикальных станках шпиндели различаются в
зависимости от габарита: в легких и средних станках – базы по схеме «L» в
тяжелых – по схеме «M» как у фрезерных станков (см. рис. 23).
В горизонтальных алмазно-расточных станках шпиндели имеют
специфические базы по схеме «N» для крепления стандартных или специальных
борштанг. Основная база - торец шпинделя достаточно большого диаметра. Для
центрирования борштанги предназначено точное отверстие в шпинделе а
передача крутящего момента осуществляется элементами крепления – винтами.
Борштанга алмазно-расточного горизонтального станка например с резцовой
вставкой показана на рис. 29 (см. также рис. 22).
Рис. 29. Крепление борштанги с резцовой вставкой в шпинделе
горизонтального алмазно-расточного станка: 1 – резцовая вставка; 2 –
борштанга; 3 – винты крепления; 4 – шпиндель расточной бабки; 5 –
центрирующий поясок борштанги
3.4. Фрезерные станки
Основной схемой базирования инструментов в большинстве фрезерных
станков является стандартная схема «М» рис. 23. Фрезерный конус с
конусностью 7:24 является одновременно двойной направляющей и опорной базой
(5 базовых точек). Для передачи крутящего момента резания который при
фрезеровании может достигать достаточно больших значений предназначены две
торцовые шпонки закрепляемые винтами в соответствующих шпоночных пазах.
Так как фрезерный конус в отличие от конуса Морзе не является
самотормозящимся инструмент с оправкой (или системой оправок) –
закрепляется к шпинделю одним из трех способов:
- длинной тягой-шпилькой называемой «шомполом» к противоположному
- специальным автоматическим цанговым рычажным или шариковым
механизмом с силовым приводом в виде набора мощных тарельчатых пружин
внутри самого шпинделя (в станках с ЧПУ);
- винтами к переднему торцу шпинделя в тяжелых горизонтальных и
вертикальных станках.
При проектировании схем технологических наладок нужно иметь в виду
что фрезерные инструменты работающие с подачами перпендикулярными оси
шпинделя должны обязательно жестко крепиться к шпинделю (либо
непосредственно либо по системе инструмент к оправке оправка к шпинделю).
При обработке заготовок на фрезерных станках осевыми (с подачами
вдоль оси) инструментами имеющими конус Морзе с лапкой их установка в
оправке производится без дополнительного осевого крепления только за счет
эффекта самоторможения по конусу Морзе. Но сама оправка или система оправок
обязательно крепится к шпинделю (напомним что конус 7:24 не является
Инструментальная оснастка фрезерных станков благодаря стандартизации
баз в шпинделях хорошо унифицирована и серийно выпускается по
государственным и отраслевым стандартам техническим условиям (ТУ)
предприятий станкоинструментальной промышленности.
При выполнении операций на горизонтально-фрезерных станках часто
используются цилиндрические и дисковые фрезы имеющие базы в виде отверстия
со шпоночным пазом. Такие фрезы при одноинструментальной или
многоинструментальной обработке закрепляются на достаточно длинных оправках
(ГОСТ 15067-75 15070-75) с их двухопорным креплением на станке. Первая
опора – база шпинделя по схеме «L» или «M» рис.23. В качестве второй опоры
используется «серьга» устанавливаемая на выдвижном «хоботе» станка и
имеющая сплошную или разрезную втулку (схема «R» рис 23) по которой
базируется цилиндрический участок оправки. Втулка является подшипником
скольжения поэтому она фиксируется винтом от проворота в корпусе «серьги».
Разрезная втулка применяется в станках повышенного (П) и высокого (В)
классов точности. Она позволяет регулировать (минимизировать) величину
зазора в соединении с оправками что повышает точность обработки.
Оправки для горизонтально-фрезерных станков имеют четыре
конструктивных исполнения как комбинацию двух типов баз под установку в
шпинделе (конусы Морзе и фрезерные конусы 7:24) и двух типов баз для
установки по втулке «серьги»: с цилиндрической цапфой и поддерживающей
Рис. 30. Оправки двухопорного крепления с цилиндрической цапфой (а) и
поддерживающей втулкой (б) к горизонтально-фрезерным станкам: 1 13 –
резьбовая тяга («шомпол») и винт крепления оправки к шпинделю; 2 –
пиноль шпинделя; 3 – шпиндель; 4 – торцовые шпонки; 5 – оправка; 6 –
втулки; 7 – фреза дисковая; 8 – осевая шпонка; 9 15 – гайки крепления
фрез; 10 – цапфа оправки; 11 – «серьга»; 12 – «хобот» станка; 14 –
поддерживающая втулка
На рис. 30 показаны отличительные особенности этих конструктивных
исполнений оправок а также способы их крепления к шпинделю станка
«шомполом» (а) и винтами (б).
«Хобот» 12 станка – это жесткая консольная балка с регулируемым
вылетом в верхней части шпиндельной бабки горизонтально-фрезерного станка.
Направляющие типа «ласточкин хвост» (поперечное сечение на рис. 30 а)
используются для наладочных перемещений «хобота» в ответных направляющих
шпиндельной бабки а также «серьги» 11 относительно самого «хобота». После
регулировки вылета определяемого длиной оправки «хобот» и «серьга»
3.5. Шлифовальные станки
Шлифовальные станки имеют инструментальные рабочие органы –
шлифовальные шпиндели – с базами по схемам «Р» и «L» рис. 23. Базы в виде
внутреннего конуса Морзе (схема «L») применяются в заточных станках
инструментального производства.
В плоскошлифовальных круглошлифовальных а также универсальных
круглошлифовальных (для круглого и внутреннего шлифования) станках базы
инструментальных шпинделей изготавливаются в виде наружного укороченного
конуса (схема «Р» рис.23) под фланцы переходные со шлифовальными кругами.
На рис. 31 показана одна из конструкций состоящая из неподвижного 9 и
подвижного 4 фланцев между которыми винтами 1 закрепляется шлифовальный
круг 8 через эластичные прокладки 7 из технического картона (для
предотвращения осыпания круга в местах зажима). В неподвижном фланце 9
выполнены точное коническое отверстие под базу шлифовального шпинделя 11
или 13 и шпоночный паз под шпонку 10 передающую крутящий момент со
шпинделя. Крепление переходных фланцев в зависимости от конструктивного
исполнения шлифовального шпинделя осуществляется винтом 2 или гайкой 12
соответственно по внутренней или наружной левой резьбе в шпинделе.
Технология изготовления шлифовальных кругов не обеспечивает абсолютно
равномерную плотность материала во всем его объеме и по этой причине его
центр масс может не находиться на оси вращения что вызывает дисбаланс
круга. Кроме того дисбаланс может увеличиться из-за посадки круга на
цилиндрическую базу переходных фланцев с неравномерным зазором. Дисбаланс
вызывает вибрацию в технологической системе мощность (амплитуда) которой
зависит от частоты вращения шлифовального круга (значительной при скоростях
резания от 25 до 120 мс) его массы вместе с фланцами и эксцентриситета
центра масс Е (рис. 32). Вибрация в любом случае снижает качество
обработанной поверхности а при большой мощности вызывает интенсивный износ
оборудования (шпиндельного узла).
Для устранения (уменьшения) дисбаланса выполняют балансировку круга в
сборе с переходными фланцами (для кругов диаметром более 200 мм и высотой
более 20 мм при скоростях резания 35 мс и выше). Балансировка в
производственных условиях осуществляется динамическим или статическим
способами. Более качественная динамическая балансировка производится на
специальном достаточно дорогостоящем оборудовании. Для статической
балансировки требуется относительно простое приспособление схема которого
приведена на рис. 32.
Рис. 31. Фланцы переходные для крепления шлифовальных кругов на плоско-
и круглошлифовальных станках: 1 - винты крепления фланцев; 2 12 - винт и
гайка крепления неподвижного фланца на шпинделе; 3 - шайба; 4 9 -
подвижный и неподвижный фланцы; 5 - балансировочная гайка; 6 - винт
балансировочной гайки; 7 – прокладки (технический картон); 8 -
шлифовальный круг; 10 - шпонка; 11 13 - базы шпинделя (варианты
Приспособление для статической балансировки представляет собой плиту
на стойках которой закреплены два параллельных опорных ножа 4 из закаленной
высокопрочной стали. Опорные поверхности ножей выставляются строго
горизонтально с помощью винтовых регулируемых опор 5 плиты. Для
балансировки используется специальная высокоточная оправка 3 имеющая
коническую базу идентичную шлифовальному шпинделю и две цилиндрические
шейки с одинаковым диаметром d.
В основу способа статической балансировки положен физический принцип
гравитационной устойчивости тела качения имеющего смещенный центр масс.
Такое тело (в данном случае – круг с планшайбой в сборе) стремится на
горизонтальной опорной плоскости занять положение когда центр масс
расположен ниже точки опоры и находится с ней на одной вертикальной линии.
Переходные фланцы 2 с кругом 1 и оправкой 3 в сборе устанавливаются
на горизонтальные ножи 4 балансировочного приспособления. При наличии
радиального смещения Е центра масс возникают моменты дисбаланса с плечами l
+ или l – в зависимости от места расположения центра масс от точки опоры
оправки на ножах 4. Эти моменты перекатывают балансируемую систему
соответственно по часовой стрелке или против часовой стрелки (см. рис. 32)
переводя ее в устойчивое положение l+ = l– = 0. Этот процесс носит
колебательный характер (маятник). После остановки планшайбы в
цилиндрическую расточку балансировочной канавки на подвижном фланце 4 (см.
рис. 31) вводится коническая балансировочная гайка 5 с винтом 6
продвигается по канавке в верхнюю точку (противоположную положению центра
масс) и фиксируется винтом6.
Рис. 32. Статическая балансировка шлифовального круга с переходными
фланцами в сборе: 1 – круг шлифовальный; 2 –фланцы переходные; 3 –
балансировочная оправка; 4 – опорные ножи балансировочного
приспособления; 5 – регулируемые винтовые опоры; Е – радиальное
смещение центра масс системы круг - планшайба; l + l – - плечи
моментов дисбаланса масс в неустойчивом положении системы круг -
После этого процесс повторяют (может быть установлено несколько
балансировочных гаек) до того момента когда балансируемая система после
установки на ножи в любом произвольном угловом положении остается
неподвижной то есть центр масс расположен внутри цилиндра диаметром d (то
есть Е d). Процесс статической балансировки достаточно трудоемок и
требует определенных навыков. Точность балансировки (остаточный дисбаланс)
зависит от диаметра d опорных шеек балансировочной оправки.
Конструкция двухфланцевого крепления (см. рис. 31) используется для
шлифовальных кругов с отверстием (базой) более 51 мм. Для легких
шлифовальных станков применяются варианты однофланцевого крепления
показанные на рис. 33. Причем конструкции этих переходных фланцев имеют два
исполнения: с балансировочной канавкой и без нее.
Рис. 33. Фланцы переходные для крепления шлифовальных кругов с отверстием
менее 51 мм с балансировкой (а) и без балансировки (б)
Крепление шлифовального круга на неподвижном фланце производится
гайкой с мелкой резьбой. При этом во фланце с балансировочной канавкой
гайка крепления расположена за кругом (со стороны шпинделя) а во фланце
без балансировки – со стороны гайки крепления самого фланца. Следует
обратить внимание на направления резьб на фланце и на шпинделе. Направления
резьб противоположны направлению вращения шлифовального шпинделя при
взгляде со стороны оператора станка. Во фланце с балансировочной канавкой
резьба гайки крепления круга правая все остальные резьбы левые.
Однофланцевое крепление без балансировки применяется только в тех
случаях когда дисбаланс масс незначительно влияет на процесс шлифования:
для шлифовальных кругов диаметром до 200 мм и высотой до 20 мм при скорости
резания не более 35 мс а также при относительно невысоких требованиях к
шероховатости поверхности.
Некоторые современные конструкции шлифовальных кругов выполняются с
наклеенными эластичными прокладками и запрессованной пластмассовой втулкой.
Для таких кругов не требуются специальные прокладки (поз. 7 рис. 31).
Пластмассовая втулка за счет уменьшенного диаметра базового отверстия и
эластичности обеспечивает посадку с натягом на переходные фланцы что
частично уменьшает дисбаланс системы круг - фланцы.
Для внутреннего шлифования используются абразивные круги диаметр
которых в 15 2 раза меньше диаметра обрабатываемого отверстия. Крепление
кругов во внутришлифовальном шпинделе производится на специальных оправках
как это показано на рис. 34.
Рис. 34. Способы крепления абразивных кругов при выполнении операций
внутреннего шлифования на универсальных круглошлифовальных (а б в) и
внутришлифовальных (г) станках: 1 - гайка; 2 - прокладки; 3 -
шлифовальный круг; 4 - оправка; 5 7 - шпиндели универсального
круглошлифовального и внутришлифовального станков; 6 - оправка с
наклеенным кругом (шлифовальный бор).
На рис. 34а все элементы инструментальной оснастки расположены в
последовательности их сборки а на рис. 34б - в собранном виде в шпинделе
универсального круглошлифовального станка. Для шлифования отверстий малого
диаметра применяются оправки с наклеенными абразивными кругами
-шлифовальные боры (рис. 34 в) так как размещение элементов винтового или
гаечного крепления на миниатюрных оправках становится проблематичным и
Установка оправок в шпинделях универсальных круглошлифовальных
станков с позиций теории базирования идентична схеме установки цанг с
посадкой по конической и цилиндрической базам (с той лишь разницей что
внутришлифовальные оправки имеют резьбу для ввинчивания в шпиндель).
Специализированные внутришлифовальные станки могут иметь шпиндели с
«традиционной» для шлифовальных станков конической базой по схеме «Р» (рис.
) но без шпоночного паза. Такие станки оснащаются соответствующими
оправками один из вариантов которых показан на рис. 34 г.
В станках других групп помимо перечисленных выше используются
типовые базы для установки режущих инструментов перечисленные в таблице
рис. 23 которые естественно могут иметь определенные особенности
оговариваемые в паспортах станков. Но во всех случаях учитываются
основополагающие принципы теории базирования изучаемые в курсе «Основы
технологии машиностроения».
КОМПЛЕКТОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ (ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ) ОСНАСТКИ
Основные теоретические принципы комплектования инструментальной
оснастки изложены в разд. 3 (см. рис. 18). Для практического пояснения этих
принципов рассмотрим несколько примеров.
Пример 1 (рис. 35). Выбор переходных оправок для операции обработки
отверстий сверлами с основными базами в виде конуса Морзе на одном из трех
вертикально-сверлильных станков с различными вспомогательными базами
шпинделя не только по типу но и размерам.
Естественно что при совпадении базовых поверхностей инструмента и
рабочего органа станка (по типу и размерам) сверло устанавливается
При несовпадении базовых поверхностей только по размерам используется
переходная втулка 5 представляющая собой две группы баз одинакового типа:
- основная база – наружный конус Морзе с «лапкой» для установки в
- вспомогательная база – внутренний конус Морзе с овальным отверстием
При несовпадении типов базовых поверхностей применяются оправки
соответствующей конструкции как устройства «согласования» баз. При этом в
справочниках (ГОСТ ОСТ ТУ) может оказаться несколько конструкций оправок
удовлетворяющих поставленной задаче. В этом случае выбор зависит от других
условий или требований выполнения операции например необходимого вылета
инструмента или жесткости технологической системы и т.п. Оправки 6 и 7
(рис. 35) имеют совершенно одинаковые базы типа «К» рис. 23 под шпиндель
сверлильного станка (сверлильных агрегатных головок) и под инструмент -
конусы Морзе с «лапкой» но различные вылеты: укороченный 6 и удлиненный 7.
Рис. 35. Пример установки сверла с конусом Морзе в шпинделях различных
вертикально сверлильных станков (1 2 3)
Пример 2 (рис. 36). Комплектование инструментальной оснастки на
токарную операцию (переход) при использовании универсального резца с
механическим креплением твердосплавной ромбической пластины (угол в плане
при вершине 80о). Универсальность резца заключается в возможности его
использования как для проходных так и подрезных переходов.
В соответствии с описанием типов инструментальных баз токарных
станков (см. п. 3.3.1) у большинства универсальных токарных и токарно-
винторезных станков с ручным управлением резцедержатель позволяет напрямую
устанавливать токарные резцы с призматическими корпусами то есть при
проектировании наладок не требуется инструментальная оснастка (не считая
компенсационных прокладок при подгонке инструмента по высоте центров).
Рис. 36. Пример установки универсального резца в токарных станках с
различными базовыми поверхностями под инструмент: а – универсальных с
ручным управлением (16К20); в – токарно-револьверных (1П365); б г д –
разных полуавтоматах с ЧПУ (16К20Т1 1740РФ3 16К30Ф3)
Рис. 36 (окончание). Пример установки универсального резца в токарных
станках с различными базовыми поверхностями под инструмент: е – на
поперечных суппортах токарно-револьверных станков и горизонтальных одно- и
многошпиндельных полуавтоматов
Аналогичные базы имеют продольные (вертикальные) суппорты многих
токарно-карусельных станков (некоторые из этих станков малого габарита
имеют стандартные резцедержатели с базами типа «А» рис. 23 и на поперечных
(горизонтальных) суппортах).
Прямое базирование резцов с призматическими базами допускают и
некоторые типы револьверных головок (с осью поворота параллельной оси
шпинделя) токарных полуавтоматов с ЧПУ например 16К20Т1 (рис. 36 б).
Такие револьверные головки могут отличаться конструктивным исполнением и
количеством позиций (6 или 8) что необходимо уточнять по паспорту станка.
При выполнении операции на универсальном токарно-револьверном или
токарно-карусельном станке (горизонтальном суппорте) имеющем револьверную
головку с базами типа «С» рис. 23 для установки резца требуется
инструментальный (резцовый) блок как это показано на рис. 36 в. Блок
имеет цилиндрический хвостовик с лыской для угловой ориентации и крепления
в револьверной головке. В корпусе блока выполнены продольные или (и)
поперечные пазы аналогичные пазам стандартного резцедержателя для
крепления резцов. Известны конструкции блоков и с другими видами базовых
поверхностей под инструмент в частности с точными цилиндрическими
отверстиями и конусами Морзе.
Современные токарные станки с ЧПУ могут быть оснащены револьверными
головками с базами типов «D» и «Е» рис. 23 не допускающими прямую
установку инструментов без переходных блоков.
На рис. 36 г показана типовая конструкция револьверной головки с
осью поворота параллельной оси шпинделя и цилиндрическими базовыми
поверхностями. Инструментальные блоки имеют хвостовик с сопрягаемой
цилиндрической базой и рифленой лыской под клиновое крепление (в отличие от
блоков для токарно-револьверных станков с гладкой лыской под винтовое
крепление). Корпуса инструментальных блоков для таких станков с ЧПУ
(например 1740РФ3) подобны корпусам блоков для токарно-револьверных
станков (ср. рис. 36 г в). При этом блоки могут иметь левое и правое
исполнения зеркальные друг другу.
Револьверные головки станков с ЧПУ имеющие ось поворота
перпендикулярную оси шпинделя (рис. 36 д) можно отнести к устаревшим
конструкциям. Их основной недостаток – малое количество позиций (четыре
базы типа «Е» - «ласточкин хвост» на которых можно скомпоновать от четырех
до шести разных инструментальных наладок так как на одной базовой
поверхности возможна установка двух блоков одновременно при тщательном
анализе отсутствия «интерференции» элементов технологической системы в
цикла работы станка). Отличие инструментальных блоков к таким револьверным
головкам – в базовой поверхности «ласточкин хвост» для установки блока.
Корпус может иметь один или два призматических паза для резцов (а также
цилиндрические или конические отверстия для осевых инструментов).
При задействовании на проектируемой операции поперечного суппорта
токарно-револьверного станка токарного одно- или многошпиндельного
полуавтомата во многих случаях приходится использовать специальные
резцедержатели поставляемые со станками или изготавливаемые по
специальному заказу. Пример такого резцедержателя приведен на рис. 36 е.
Особенность их заключается в базировании и креплении блока как
приспособлений во фрезерных станках - по Т-образным пазам в суппорте.
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СХЕМ НАЛАДОК.
Как отмечалось в предисловии одной из важных задач при
проектировании схем технологических наладок металлорежущих станков является
проверка отсутствия явления «интерференции» элементов технологической
системы при выполнении цикла обработки (операции). Если при прочерчивании
схемы наладки это негативное явление обнаружено то простейшим приемом по
его устранению является изменение вылетов инструментов. Фактически
определение вылета инструмента относится к одной из расчетно-графических
задач проектирования схем наладок. Если изменение (как правило увеличение
до предельно допустимых значений) вылета инструмента не приводит к
требуемому результату то возможно использование некоторых других решений:
- замена типа элемента технологической оснастки;
- замена типа (конструкции) стандартного инструмента;
- изменение схемы обработки и (или) траектории движения инструмента
- доработка (модернизация) конструкции стандартного или изготовление
специального инструмента;
специального элемента оснастки;
- замена технологического оборудования.
Для станков с ЧПУ и цикловых полуавтоматов работающих
последовательно несколькими инструментами в процессе проектирования
устанавливаются рациональные точки рабочего пространства в которых должны
производиться смены инструментов а также исходные точки выполнения циклов.
Рациональность этих характерных точек траекторий движения инструментов
определяется не только минимальностью совершаемых вспомогательных ходов в
цикле обработки но и условиями безопасности выполнения операции –
безаварийность всех автоматически выполняемых движений и травмобезопасность
для оператора при съеме обработанных деталей установке заготовок и смене
В принципе подобные характерные точки цикла обработки рекомендуется
определять и для многоинструментальных станков с ручным управлением
(например токарно-револьверных токарно-винторезных) так как они
требуются для расчетов вспомогательных и рабочих ходов при технологическом
нормировании операции. Именно для нормирования на схеме наладки выполняется
технологическая циклограмма. При необходимости на схеме наладки может
присутствовать и другая графическая информация требующаяся для решения
поставленных задач например размерные цепи к расчету вылетов
инструментов рабочих и вспомогательных ходов рабочих органов станка.
1. Примеры проектирования схем наладок
В качестве примера рассмотрим несколько относительно простых
операций выполняемых на универсальных станках с ручным управлением.
1.1. Пример проектирования схемы наладки на токарную операцию
Операционный эскиз детали приведен на рис. 37. Заготовка –
стандартный стальной (сталь 45) прокат круглого сечения. Станок - токарно-
винторезный модели 16А16. На предшествующей операции обработаны торцы
центровое отверстие и цилиндрический участок для обеспечения патронно-
центровой схемы базирования.
Рис. 37. Исходные данные для примера проектирования схемы наладки на
токарную операцию (* - поверхности обработанные на предшествующей
операции; ** - при проектировании заменен на Д7106-4001 СИЗ)
На рис. 37 даны исходные условия для проектирования:
- маршрут обработки детали за шесть основных переходов;
- перечень выбранных инструментов;
- перечень используемой технологической оснастки.
В соответствии с маршрутом обработки на рис. 38 40 приведены схемы
наладок на группы переходов выполняемых одним инструментом. Металлорежущие
инструменты установлены в поворотном четырехпозиционном резцедержателе
станка в соответствии с выбранной схемой обработки: резец проходной упорный
в поз. 1; канавочный – в поз. 2; проходной с углом в плане 45о – в поз. 3.
Одна позиция не использована. Все инструменты прогрессивной конструкции с
механическим креплением твердосплавных пластин имеют корпуса с сечением h x
b = 25 x 25 (мм) в соответствии с техническими характеристиками станка
Для реализации патронно-центровой схемы базирования шпиндель станка
оснащен стандартным трехкулачковым самоцентрирующим патроном с ручным
приводом зажима заготовки а пиноль задней бабки – вращающимся центром по
ГОСТ 8742. Так как основные базы патрона и вращающегося центра
соответствуют типу и размерам вспомогательных баз шпинделя и пиноли задней
бабки станка то их установка и крепление осуществляются по типовым схемам
без дополнительных элементов технологической оснастки. Инструменты также
соответствуют условию их непосредственного базирования в поворотном
резцедержателе (без дополнительных элементов оснастки).
Опорной базой заготовки является левый торец ступени вала диаметром
мм которая подлежит обработке на рассматриваемой операции. Поэтому
торцы кулачков не могут использоваться в качестве ответной вспомогательной
опорной базы приспособления так как необходим выход (перебег) проходного
резца при выполнении перехода 2. Роль вспомогательной опорной базы
выполняет специальная втулка-упор (условный индекс чертежа ВИ01.00.000).
Переходы 2 4 предназначены для обработки ступеней вала за один или
два прохода. Проходной упорный резец изображен в конце рабочего хода
обработки цилиндра 1 так как с учетом перебега это положение соответствует
максимальному сближению инструмента с кулачками патрона. Исходя из условий
безопасности работы принят зазор между кулачками и резцом 8 мм что может
быть обеспечено при длине специальной втулки-упора 10 мм (длина
закрепляемого участка ступени вала также 10 мм).
При выполнении переходов 2 4 опасность может представлять подвод
проходного резца к обрабатываемым поверхностям при наладочном движении
(вспомогательном ходе). Графическое изображение инструмента в этом
положении показывает наличие интерференции корпусов резца и вращающегося
центра выбранного по ГОСТ 8742 (в соответствии с базой пиноли задней бабки
- конусом Морзе 4). К этому же выводу приводит и несложный размерный расчет
(предлагается выполнить самостоятельно).
Устранить интерференцию возможно за счет замены резца на другой тип с
меньшей шириной корпуса или использовать удлиненный вращающийся центр
например центр Д7106-4001 СИЗ (Саранский инструментальный завод). Вид
такого центра приводится на рис. 39 и 40 (на рис. 38 оставлен центр по ГОСТ
42 для демонстрации явления интерференции).
В момент наладочного подвода проходного упорного резца существует еще
одна опасность интерференции другого инструмента установленного в соседней
позиции 2 резцедержателя с пинолью задней бабки. Для обеспечения
гарантированного зазора между ними в момент подвода проходного резца к
ступени вала с наименьшим диаметром обработки вылет проходного резца как
показывает размерный расчет должен быть не менее 42 мм. Учитывая высоту
инструмента h=25 мм и рекомендации по вылетам для проходных резцов
L=(1 2)h расчетное значение является приемлемым и должно быть
зафиксировано на схеме наладки.
При проектировании наладки на переход 5 токарной операции аналогично
требуется определение графическим построением или вычислением вылета
канавочного резца. На рис. 39 приведена размерная цепь для аналитического
расчета этого технологического параметра наладки.
Увеличивающими размерами цепи являются:
А1 – ширина проходного резца в позиции 3 резцедержателя;
А2 – гарантированный зазор между кромкой проходного резца и корпусом
вращающегося центра (продольное положение места возможной интерференции
определяется либо графически либо решением соответствующей размерной цепи:
5 – 92 + 85 > 40 + 150 + 7 - режущая кромка резца в позиции 3
резцедержателя находится над корпусом вращающегося центра а не над пинолью
– радиус корпуса вращающегося центра.
Уменьшающие размеры:
В1 – глубина паза в резцедержателе под инструмент;
В2 – радиус дна обрабатываемой канавки.
Таким образом минимальный вылет канавочного резца
L ( (А1+А2+А3) – (В1+В2) = (32+5+375) – (25+15)
L ( 345 (мм) что соответствует рекомендуемым значениям.
При проектировании наладки на переходы 6 и 7 проблемы интерференции
отсутствуют так как режущие кромки всех инструментов расположены
достаточно далеко от элементов технологической системы.
1.2. Пример проектирования схемы наладки на фрезерную операцию
Операционный эскиз обрабатываемой детали и исходные данные для
проектирования схемы наладки приведены на рис. 41. Станок вертикально-
фрезерный 6Р12. Помимо перечисленных данных для проектирования схемы
- паспортные характеристики рабочего пространства фрезерного станка
Р12 (номер конуса шпинделя; размеры стола и Т-образных пазов; максимальные
величины ходов стола по координатам используемым при обработке);
- размерные параметры инструмента и элементов нормализованной
технологической оснастки (по ГОСТ ОСТ ТУ и другим нормативно-техническим
Рис. 41. Исходные данные для примера проектирования схемы наладки на
Выбор инструмента для операции обоснован особенностями конфигурации
детали и типом применяемого оборудования – универсального вертикально-
фрезерного станка с ручным управлением 6Р12. Так как станок не предназначен
для обработки криволинейных поверхностей то формообразование радиусных
участков обнижений (R10) возможно только способом копирования
соответствующей концевой фрезой диаметром 20 мм. Применение такой фрезы
допустимо так как ширина паза (30 мм) больше диаметра инструмента.
В соответствии с маршрутом процесса обработки паз фрезеруется за три
перехода. После обработки паза фреза перемещается для фрезерования
обнижения 3 радиусный участок которого формируется при врезании
инструмента на глубину обнижения 5 мм. Обработка на универсальных станках с
ручным управлением производится методом контроля координат по лимбам
(отсчетным устройствам) рабочих органов подач. Поэтому требуется определить
величины продольного вспомогательного хода стола перед врезанием фрезы в
стенку паза за счет решения простой геометрической задачи (рис. 42).
Допустим величины недобега и перебега инструмента при обработке паза
принята 5 мм а величина недобега при подводе фрезы к стенке паза для
обработки обнижений – 2 мм. После обработки стенки паза 2 (см. рис. 41)
проекция оси фрезы на стол станка находится в точке А (рис. 42). Продольное
перемещение стола производится при положении фрезы посередине обработанного
паза то есть после поперечного отвода стола на величину АВ=5 мм.
Продольный вспомогательный ход составляет: ВС=5 + 20 + Х (мм) где
величина дополнительная хода: [pic] (мм). Таким образом расчетный
вспомогательный ход ВС=337 мм. Величина продольного рабочего хода при
обработке обнижения паза [pic] (мм).
Рис. 42. Схема расчета величины вспомогательного хода перед врезанием
фрезы для обработки обнижения 3 (см. рис. 41)
Следует обратить внимание на то обстоятельство что в станках с
ручным управлением вспомогательные хода (ВХ) могут осуществляться
механизированно со скоростью указанной в паспорте станка (для 6Р12
VВХ(3000мммин). Однако не для всех вспомогательных ходов в цикле
обработки допустимо использование механического привода по соображениям
безопасности (врезания на ВХ) или исключения ухудшения качества
(шероховатости) обработанной поверхности. В частности в рассматриваемом
примере совокупность вспомогательных ходов для подвода инструмента перед
врезанием в стенку паза не может выполняться с применением
механизированного привода так как поперечные хода АВ и СD достаточно малы
(5 и 3 мм соответственно) а продольный ход выполняется без вертикального
отвода фрезы от обработанной поверхности (дна) паза. По этой причине на
схеме наладки необходимо разделить все вспомогательные хода на
механизированные и ручные (скорость ручного вспомогательного хода должна
приниматься из условия допустимой шероховатости поверхности по которой
ускоренно перемещается инструмент – в примере Rz 80).
На рис. 43 приведен вариант схемы наладки на данную операцию. Фреза
концевая диаметром 20 мм по ОСТ 2И62-2-75 имеет хвостовик (базу) конус
Морзе 3 по ГОСТ25557 с резьбовым отверстием М12. Базой шпинделя станка
Р12 является конус с конусностью 7:24 номер 50 по ГОСТ 30064. Для
установки фрезы можно использовать втулку переходную 191831053 по ТУ 2-035-
8-85 имеющую соответствующие инструменту и шпинделю базы. Допустимо
применение технологической оснастки по другим нормативно-техническим
документам например втулки переходной 6103-0003 по ГОСТ 13790.
При установке в шпинделе станка втулка своими пазами во фланце должна
быть сориентирована в угловом положении по двум торцовым шпонкам шпинделя
предназначенным для передачи крутящего момента на втулку. Вся система фреза
- втулка должна быть жестко закреплена к шпинделю резьбовой тягой
Заготовка при обработке закреплена в стандартных станочных тисках с
ручным силовым приводом. Для улучшения условий визуального контроля
процесса обработки между заготовкой и опорной плоскостью тисков установлена
технологическая подкладка толщиной 20 мм (со шлифованными опорными
сторонами). Сами тиски закреплены по типовой схеме в Т-образных пазах
станка (см. п. 2.4.1 и рис. 16).
Исходя из простой размерной цепи (высота опорной плоскости тисков
толщина подкладки высота заготовки и глубина обрабатываемого паза)
определен наладочный размер вертикального положения стола относительно
торца фрезы – 150 мм.
Рис. 43. Схема наладки фрезерного станка 6Р12 на обработку детали «Плита»
(ВХ - вспомогательный ход РХ - рабочий ход)
На схеме наладки приведена циклограмма. Так как для обработки детали
используются только поперечная и продольная подачи стола то циклограмма
операции является «плоской». Для более наглядного представления принципа
построения циклограммы тонкими линиями указаны положения фрезы в граничных
точках рабочих и вспомогательных ходов имеющих сквозную нумерацию. Такая
нумерация используется для циклограмм с достаточно большим количеством
близкорасположенных и пересекающихся ходов. Величины рабочих и
вспомогательных ходов указаны отдельно (допускается в форме таблицы). Также
приводятся суммарные значения всех рабочих и вспомогательных ходов которые
используются при нормировании операции.
Схема наладки причерчивается как уже отмечалось в конечном
положении данного инструмента (в конце последнего рабочего хода) то есть в
данном случае – в точке 14 циклограммы.
На схеме могут быть нанесены и другие размеры не относящиеся
напрямую к процессу наладки станка на выполнение конкретной операции но
поясняющие принципы проектирования схемы и циклограммы расчетов ходов
характеристики используемых инструментов технологической оснастки и т.п.
1.3. Пример проектирования схем наладок на сверлильную операцию
Операционный эскиз детали «Полукорпус» и маршрут обработки приведены
на рис. 44. Заготовка - отливка под давлением из алюминиевого сплава АЛ9.
Станок вертикально-сверлильный 2Н125. Для выполнения операции используются
следующие элементы технологического оснащения:
- сверло центровочное 2317-0008 ГОСТ 14952-75 Р9 (5 мм;
- сверло спиральное 035-2300-1273 ОСТ 2И20-1-80 Р6М5 (10 мм;
- сверло спиральное 035-2300-1241 ОСТ 2И20-1-80 Р6М5 (6.7 мм;
- зенковка 2353-0134 ГОСТ 14953-80 Р6М5;
- цековка (зенковка цилиндрическая) 035-2350-0106 ОСТ 2И22-2-80
- метчик 035-2620-0501 ОСТ 2И52-1-74 Р9 М8х1.25;
приспособления специальные:
- подставка ПР01.00.000;
- кондуктор накладной ПР02.00.000;
- кондуктор накладной ПР03.00.000;
инструментальная оснастка:
см. п. 5.1.3.1 и 5.1.3.2
Рис. 44. Операционный эскиз и маршрут обработки детали для примера
проектирования схем наладок на сверлильную операцию
Вертикально-сверлильные станки с ручным управлением
общемашиностроительного назначения имеют шпиндели с базами типа «G» (см.
рис. 23) по ГОСТ30064 [30] - конусом Морзе для хвостовиков с лапкой а по
специальному заказу - с базами «агрегатного» типа по ГОСТ 13876 [29] (тип
«К») с винтовым или шариковым креплением (см. рис. 27 и 28). Применение
«быстрых» шариковых зажимов наиболее целесообразно в мелкосерийном
производстве так как позволяет значительно сократить непроизводительные
затраты времени на смену инструментов в станках с ручным управлением. В
примерах рассматриваются варианты наладок станков типа 2Н125 с обоими
конструктивными исполнениями шпинделей.
При проектировании операций механической обработки большое значение
имеет выбор способов достижения точности обрабатываемых поверхностей.
Например точность координат системы обрабатываемых отверстий может быть
обеспечена направлением инструментов (сверл расточных борштанг) по
кондукторным втулкам в специальных кондукторах различного типа
направлением инструментов по предварительно просверленным центровым
(технологическими) отверстиям или непосредственным сверлением отверстий
спиральными сверлами по разметке выполненной на предыдущей слесарной
операции. В проектируемых далее схемах наладок будут показаны примеры
использования некоторых из перечисленных способов достижения точности.
1.3.1. Проектирование схем наладок вертикально-сверлильных станков с
цилиндрическими базами шпинделя по ГОСТ 13876 (тип «К»)
При необходимости шпиндели универсальных вертикальных сверлильных
станков могут изготавливаться с базами по ГОСТ 13876 [29] под
цилиндрические хвостовики регулируемых втулок оправок и патронов. В
большинстве случаев они изготавливаются в «стандартном» исполнении с
винтовым креплением хвостовиков но по специальному заказу могут
поставляться с «быстрыми» шариковыми зажимами (см. рис. 27). Несложно
модернизировать под схему быстрого зажима и «стандартный» шпиндель как это
показано например на рис. 28. Схемы наладок в примере рассматриваются для
варианта шпинделя с «быстрыми» шариковыми зажимами.
Используемая инструментальная оснастка:
- втулка регулируемая короткая 191836022 ТУ 2-035-768-80 ((28 мм);
- патрон 16-В18 ГОСТ 8522-79 (диапазон диаметров закрепляемых сверл
- хвостовик переходный специальный ВИ01.00.000;
- патрон резьбонарезной 191221029А ТУ 2-035-975-85;
- метчикодержатель (к патрону) 191221029А050 ТУ 2-035-975-85.
Переходы 2 3. Обработка отверстий диаметром 10 мм производится по
разметке с предварительным сверлением центровых отверстий (сечение А-А на
рис. 44). Слесарная разметка с кернением выполняется на опорной плоскости
заготовки. Так как деталь «Полукорпус» не имеет устойчивой основной базы
(плоскости) то на первых трех переходах используется специальное
приспособление - подставка (условный чертеж ПР01.00.000). Подставка без
крепления устанавливается на стол станка и на стойки с планками базируется
заготовка (также без крепления). Для предотвращения смещения заготовки в
приспособлении опорные планки выполнены с боковыми буртиками (рис. 45). В
планках имеются отверстия для выхода сверл при сверлении сквозных крепежных
отверстий диаметром 10 мм.
Принцип сборки и наладки оснастки на выполнение перехода 2 обработки
технологических центровых отверстий наглядно проиллюстрирован на рис.45.
Схемы наладок на различные переходы операции допускается при
возможности совмещать на одной схеме (одном чертеже). Такое совмещение
условно. Например на рис.45 помимо схемы наладки на переход сверления
центровых отверстий показана и схема наладки на переход 3. Так как для
выполнения обработки выбрано спиральное сверло с цилиндрическим
хвостовиком то можно воспользоваться аналогичными переходу 2 элементами
оснастки. При этом не рекомендуется повторять разрезы и сечения предыдущих
схем поясняющие принципы базирования и крепления элементов оснастки а
выполнить упрощенные габаритные виды.
Следует иметь в виду что при использовании в серийном производстве
быстросменных инструментальных наладок смена инструмента производится
вместе с элементами инструментальной оснастки (комплектами). Это
естественно увеличивает общее количество используемой на операции
оснастки: для выполнения переходов 2 и 3 рассматриваемой в примере операции
требуется как минимум два одинаковых комплекта патрон - хвостовик - втулка.
Для повышения производительности труда целесообразно использовать
организационный принцип оснащения рабочего места таким количеством
одинаково настроенных комплектов которое достаточно для выполнения
операции в течение смены (или для обработки всей партии деталей если для
этого требуется менее одной смены) без отвлечения на процесс замены
изношенных инструментов в комплектах и их настройки на наладочные размеры.
Эти вспомогательные процессы должны выполняться либо основными рабочими в
начале смены или перед обработкой партии деталей либо вспомогательными
рабочими инструментальных подразделений механического цеха (инструментально-
раздаточных кладовых).
Настройка комплекта на наладочные размеры при использовании
регулируемой втулки обеспечивается регулировочной гайкой при установке
комплекта в специальное приспособление (вне станка) имитирующее установку
в шпинделе. Эта настройка призвана обеспечить как начальную установку новых
инструментов так и компенсацию изменения их размеров после переточек.
Далее будет рассмотрен пример настройки некоторых инструментов на
Рис. 45. Условно совмещенные схема наладок на переходы 2 и 3 сверления
технологических центровых и цилиндрических отверстий на станке 1Н125 со
шпинделем исполнения «К» и шариковыми зажимами
Переход 4. Схема наладки на переход зенкования фасок приведена на
рис. 46. При выборе инструментов и оснастки следует руководствоваться
принципом максимальной унификации. Поэтому для обработки фасок использована
та же регулируемая втулка что и на предыдущих переходах так как
инструмент (зенковка) имеет аналогичную базу - наружный конус Морзе 2 с
Рис. 46. Схема наладки на переход 4 зенкования фасок
Переход 6. Обработка отверстий (67 мм под резьбу М8-7Н производится
по специальным накладным кондукторам (условные чертежи ПР02.00.000 и
ПР03.00.000). Подставка ПР01.00.000 снимается со стола станка. На заготовку
устанавливаются кондукторы (рис. 47) ориентируемые друг относительно друга
с помощью паза и выступа с посадкой 75Н8h7. Заготовка в сборе с накладными
кондукторами устанавливается на стол станка.
Инструментальный комплект аналогичен комплекту перехода 3 (втулка
регулируемая быстросменная - переходный хвостовик - патрон сверлильный
трехкулачковый - сверло спиральное (67 мм с цилиндрическим хвостовиком).
Высокую точность координат восьми крепежных отверстий относительно друг
друга и отверстий (60Н6 и (80Н6 обеспечивает направление сверла по
кондукторным втулкам запрессованным в кондукторы.
Рис. 47. Схема наладки на переход 6 сверления восьми отверстий под
крепежную резьбу по специальным накладным кондукторам
Переход 7. Схема наладки на переход зенкования фасок 15х450 (рис.
) аналогична схеме наладки на переход 4 с использованием того же
инструментального комплекта.
Рис 48. Условно совмещенные схемы наладок на переход 7
(зенкование восьми фасок 15х450) и переход 8 (нарезание резьб М8-
Переход 8. Обработка сквозных резьб производится машинным метчиком
М8х125 по ОСТ 2И52-1-74. Специфика нарезания резьб мерными инструментами
типа метчиков круглых плашек или резьбонарезных головок на металлорежущих
станка не имеющих точных винторезных кинематических цепей (сверлильных
токарных расточных) состоит в том что инструмент должен крепиться в
шпинделе с помощью компенсирующего патрона. Патрон обеспечивает инструменту
степень свободы в осевом направлении относительно шпинделя механическое
или ручное движение подачи которого не может точно соответствовать шагу
нарезаемой резьбы. Компенсирующие патроны имеют различные конструктивные
решения. Одни из них рассчитаны на компенсацию подачи шпинделя превышающей
шаг резьбы другие работают только при подаче меньшей шага резьбы третьи
работоспособны при любом из перечисленных условий настройки режима работа
станка т.е. являются универсальными. На рис. 48 показана условно
совмещенная схема наладки на резьбонарезной переход сверлильной операции
без разреза компенсирующего патрона.
Рассмотрим одну из конструкций резьбонарезного патрона серийно
выпускаемого по ТУ 2-035-975-85 (рис. 49 а). Хвостовик 1 патрона выполнен
в регулируемом исполнении по ГОСТ 26540-85 [28] (соответствует типу
инструментальных баз «К» по рис. 23) и соединен с корпусом 3 с помощью
винта 4. Шпонка 2 обеспечивает передачу крутящего момента на корпус в
котором выполнено несколько продольных пазов закрытых кожухом 7. Кожух
крепится на корпусе стопорной шайбой 11. Столько же пазов выполнено во
втулке 9 внутри корпуса 3. В пазах размещены шарики 8 передающие крутящий
момент на втулку 9 и допускающие ее продольное перемещение относительно
корпуса. Основную функцию компенсаторов выполняют пружины 5 и 6. Одним
концом пружины опираются на опорную втулку 10 ход которой вниз ограничен
винтом 4. Второй конец наружной пружины 6 опирается на буртик втулки 9 а
внутренней пружины 5 - на корпус 3. Таким образом при отсутствии осевой
нагрузки на патрон шарики 8 находятся в середине пазов корпуса 3.
Втулка 9 имеет точное отверстие диаметром d под быстросменный
метчикодержатель 15 в котором крепится инструмент - машинный метчик. На
нижнем торце втулки 9 выполнен поперечный шпоночный паз в который входят
выступы обоймы 18 метчикодержателя (для передачи крутящего момента на
обойму). Быструю замену метчикодержателя обеспечивает шариковый фиксатор:
втулка с коническим участком 13 пружина 12 и плунжеры-шарики 14. При
подъеме втулки 13 вверх шарики выкатываются в расточку и освобождают
По ТУ 2-035-975-85 выпускаются пять типоразмеров резьбонарезных
патронов [4] рассчитанных на применение метчиков для нарезания метрических
резьб от М3 до М42. Патроны комплектуются сменными регулируемыми
метчикодержателями (21 типоразмер). Метчикодержатель конструкция которого
показана на рис. 49 б выполняет две функции:
- быстросменного крепления метчиков с цилиндрическими хвостовиками и
головкой квадратного сечения для передачи крутящего момента резания;
- регулируемой предохранительной муфты для автоматического отключения
вращения инструмента при нарезании резьб «в упор» или при заклинивании
Рис. 49. Конструкция резьбонарезного компенсирующего патрона по ТУ2-
5-975-85 (а) и регулируемого метчикодержателя (б)
Наружная цилиндрическая поверхность корпуса 16 метчикодержателя
является базой для установки в резьбонарезной патрон и имеет кольцевую
тороидальную канавку для фиксации шариками 8. В верхней части корпуса 16
выполнена расточка с несколькими радиальными отверстиями под шарики 20
которые поджимаются конической шайбой 19. Усилие поджима создается
комплектом полиуретановых упругих элементов 17 с помощью разрезной гайки
фиксируемой после регулировки винтом 25. Шарики 20 под действием
упругих элементов за счет конического участка шайбы 19 выкатываются в
отверстия обоймы 18. Обойма имеет два выступа (шпонки) входящие в пазы
втулки 9 патрона и передающие крутящий момент на обойму.
Сечение А-А на рис. 49 поясняет принцип работы метчикодержателя как
предохранительной муфты шарикового типа. Согласно физическим законам
механики давление N с обоймы на шарики 20 передается по нормали к
поверхности контакта. Это усилие можно разложить на две составляющие:
тангенциальную NZ и радиальную NR. Тангенциальная составляющая обеспечивает
передачу крутящего момента с обоймы 18 на корпус метчикодержателя 16 для
осуществления процесса резания. Радиальные составляющие NR (от всех
шариков равномерно расположенных по окружности обоймы) уравновешиваются
давлением конической шайбы 19 создаваемым полиуретановыми упругими
элементами (пружиной).
Если суммарное радиальное давление NR превысит уравновешивающее
давление шайбы то шарики 20 вдвинутся внутрь корпуса 16 приподнимая
коническую шайбу 19 и деформируя упругие элементы 17. Произойдет
разъединение обоймы 18 с корпусом метчикодержателя 16 и остановка вращения
метчика 27. При срабатывании предохранительная муфта издает характерный
треск сигнализирующий о завершении обработки резьбы «в упор» или о
заклинивании инструмента.
В нижней части корпуса 16 расположен шариковый зажим метчика принцип
действия которого аналогичен механизму зажима самого метчикодержателя в
патроне. Для фиксации шариками машинные метчики имеют на цилиндрическом
участке хвостовика тороидальную канавку. Над механизмом зажима метчика в
корпусе метчикодержателя выполнено отверстие квадратного сечения под
соответствующих размеров головку хвостовика инструмента предназначенную
для передачи крутящего момента резания.
Быстросменный зажим инструмента допускает работу комплектами метчиков
в одном резьбонарезном патроне т.е. смене подлежит не инструмент с
патроном в сборе а только инструменты (метчики комплекта) с их
При обработке резьб мерными инструментами на сверлильных расточных
или агрегатных станках назначение величины механической подачи производится
исходя из следующих условий:
Если резьбонарезной компенсирующий патрон работает по схеме
опережающего движения метчика то по паспорту станка выбирается значение
подачи на оборот шпинделя ближайшее меньшее от шага резьбы S0p при p-S0
запаздывающего движения метчика то по паспорту станка выбирается значение
подачи на оборот шпинделя ближайшее большее от шага резьбы S0>p при S0
Для универсальных резьбонарезных патронов способных
компенсировать в любом осевом направлении несоответствие подачи шагу
резьбы принимается значение S0 абсолютно близкое к величине шага (т.е.
как менее так и более шага р) по минимальности отклонения S0 -p=min.
Патроны по ТУ 2-035-975-85 являются универсальными. В случае
настройки станка по условию S0p при обработке резьбы метчик вместе с
метчикодержателем и втулкой 9 (рис. 49 а) выдвигается из корпуса 3 сжимая
пружину 6. В другом случае настройки (S0>p) метчик с перечисленными
элементами вдвигается в корпус 3 сжимая пружину 5. При этом передающие
крутящий момент шарики 8 работают как направляющие качения.
Остановка вращения метчика при обработке резьбы «в упор» или при его
заклинивании то есть при срабатывании предохранительной шариковой муфты
вызывает прекращение осевого движения инструмента что также компенсируется
На резьбонарезных операциях можно использовать и другие конструкции
патронов например по ГОСТ 8255.
Переход 9. Разработка схемы наладки на переход цекования отверстий
под головки винтов крепления детали «Полукорпус» не имеет особенностей за
исключением требования проверки (прочерчиванием в масштабе) условия
отсутствия «интерференции» регулируемой втулки стопорной гайки или
шпинделя с обрабатываемой заготовкой как это показано на рис. 50. При
установлении контакта элементов инструментальной оснастки или шпинделя с
заготовкой или приспособлением необходимо:
- заменить инструмент или втулку на аналогичные удлиненной серии;
- использовать дополнительный элемент инструментальной оснастки -
стандартный или специальный удлинитель.
1.3.2. Способы предварительной настройки осевых инструментов вне станка
(на примере сверлильной операции)
Все рассмотренные выше примеры проектирования схем наладок рассчитаны
на использование вертикально-сверлильного станка изготавливаемого по
специальному заказу со шпинделем имеющим базы агрегатного типа «К» (см.
рис. 23) под регулируемые втулки и оправки по ГОСТ26540-85 [28].
Предварительная настройка комплекта втулка - инструмент (оправка -
инструмент) на требуемый наладочный размер определенный при проектировании
схемы наладки обеспечивается регулировочной гайки с мелкой резьбой.
Рис. 50. Схема наладки на переход 9 цекования отверстия (а) и вариант
конструкции удлинителя для устранения возможной «интерференции»
элементов технологической системы (б)
Для такой настройки необходимы прибор имитирующий установку
(базирование) регулируемого комплекта в шпинделе станка и универсальные или
специальные средства измерения линейных размеров. Выбор средств измерения
обусловлен требуемой точностью настройки которая обычно не должна
превышать 20% от поля допуска размера обрабатываемой поверхности (в данном
случае - линейного размера). При обработке «на проход» точность настройки
осевых инструментов типа сверл зенкеров разверток метчиков и т.п.
наименьшая и принимается равной ( 25% величины перебега инструмента но не
более (1 мм. При этом погрешность самих средств измерения не должна быть
выше 20% от поля допуска на настройку инструментов (если точность
настройки (1 мм то метрологическая погрешность средств измерения не более
На рис. 51 и 52 приведены примеры схем настройки сверла и зенковки.
Регулируемая втулка с инструментом устанавливается в имитирующую шпиндель
стойку 1 сверху что не требует крепления самой втулки. Высота стойки 1
постоянна и прибавляется к требуемому наладочному размеру при настройке
Так как сверление всех отверстий (кроме центрового) производится «на
проход» с перебегом 5 мм то точность настройки принимается (1 мм и можно
использовать простейшее средство измерения - штангенрейсмас например
ШР400ГОСТ 164-80 с точностью отсчета (01 мм и пределом измерения 400мм
(для максимального наладочного размера 240(1 мм инструментального комплекта
перехода 6 сверлильной операции и высоте имитирующей стойки 100мм
показание при настройке составит 340(1 мм).
Рис. 51. Схема настройки вне станка сверла на наладочные размеры: 1 -
стойка имитирующая шпиндель; 2 - штангенрейсмас; 3 - регулируемая
Измерительная база наладочного размера зенковки (см. рис. 46)
является неявной - вершина конической режущей части. Чтобы
«материализовать» эту неявную базу использован специальный проставок
прибавляющий к наладочному размеру по схеме наладки 5 мм (рис. 52).
Точность настройки инструмента принята (02 мм и по условию допустимой
метрологической погрешности штангенрейсмас как средство измерения
неприемлем. Для настройки зенковки целесообразно использовать индикаторную
винтовую стойку 5 с индикатором часового типа 3 метрологическая точность
которого (001 мм. Настройка (калибровка) самого измерительного прибора
производится с помощью набора мерных плиток 2.
Рис. 52. Схемы настройки вне станка зенковки (а) и калибровки средств
измерения (б): 1 - стойка имитирующая шпиндель; 2 - мерные плитки; 3 -
индикатор часового типа; 4 - кронштейн индикатора; 5 - стойка
индикаторная; 6 и 8 - калибровочные гайки стойки; 7 - шпонка; 9 -
После калибровки шкала индикатора 3 устанавливается на нулевую
отметку и производится настройка инструментов. Зенковка с регулируемой
втулкой в сборе базируется в стойке 1. На коническую режущую часть
инструмента устанавливается проставок-база 9. Первоначально вывинчиванием
регулировочной гайки втулки измерительная поверхность проставка-базы
визуально опускается ниже измерительного наконечника индикатора. После
этого стойка 1 с настраиваемым комплектом подводится под наконечник
индикатора (приблизительно до совмещения осей) и ввинчиванием
регулировочной гайки втулка с инструментом выдвигается до показания
индикатора равного нулю то есть до наладочного размера LН от неявной
измерительной базы - вершины конуса режущей части зенковки. Завершающим
действием настройки является фиксация регулировочной гайки поперечным
1.3.3. Проектирование схем наладок сверлильных станков с базами
шпинделя по ГОСТ 25557 (тип «G»)
Схемы наладок универсальных сверлильных станков с базами шпинделя под
хвостовики в виде конуса Морзе с «лапкой» для выполнения рассматриваемой
операции (п. 5.1.3) отличаются только двумя элементами инструментальной
- используются переходные втулки по ГОСТ13598 [27] вместо
регулируемых втулок с наружной цилиндрической базой;
- применяется модернизированный резьбонарезной патрон в котором
закреплен хвостовик имеющий базу конус Морзе (см. рис. 53 переход 8).
Рис. 53. Фрагменты схем наладок на сверлильную операцию выполняемую на
вертикально-сверлильном станке типа 2Н135 с инструментальными базами в
шпинделе в виде конуса Морзе по ГОСТ25557
В остальном схемы наладок более просты так как на них отсутствуют
элементы регулировки комплектов инструмент - оснастка вне станка.
Отсутствие возможности предварительной настройки инструмента несколько
снижает производительность обработки в условиях серийного производства
особенно на переходах обработки поверхностей с точными линейными размерами.
На переходах выполняемых «на проход» этот недостаток практически не
Фрагменты схем наладок на переходы 2 4 8 и 9 приведены на рис. 53
(остальное в том числе циклограммы см. рис. 45 46 48 50). Следует
обратить внимание на схему наладки перехода 8: модернизация (доработка)
резьбонарезного патрона по ТУ2-035-975-85 заключается в замене хвостовика
на конус Морзе 4 с «лапкой» по ГОСТ25557 соответствующий вспомогательной
базе шпинделя станка 2Н125. Поэтому и запись в технологической документации
на операцию (операционной карте) должна иметь один из вариантов:
- Если на весь модернизированный патрон выполнен сборочный чертеж
поясняющий принцип сборки с новым хвостовиком то указывается номер этого
чертежа например (обозначение чертежа условное)
Патрон резьбонарезной ПР04.00.000.
- Если сборочный чертеж не выполнялся то обязателен чертеж сменной
детали - хвостовика по которому он изготавливается. Тогда запись будет
Патрон резьбонарезной 191221029А ТУ 2-035-975-85;
Хвостовик ПР05.00.000.
Можно ли обеспечить преимущества быстросменной оснастки с базами
«агрегатного» типа по ГОСТ13876 (тип «К» по рис.23) в вертикально-
сверлильных станках имеющих вспомогательные базы в виде конуса Морзе? Да
возможно за счет применения специального «переходника» конструкция
которого показана на рис. 54 применительно к переходу 3 примера сверлильной
операции. Его применение имеет определенные ограничения требующие проверки
при проектировании схемы наладки:
) достаточности высотного размера рабочего пространства станка так
как «переходник» фактически удлиняет шпиндель;
) возможности обеспечения заданной чертежом точности обработки так
как увеличение вылета инструмента (вместе с элементами оснастки) снижает
жесткость технологической системы и увеличивает биение режущих кромок
) эффективности осевого самоторможения хвостовика в шпинделе станка
для начального удержания комплекта инструмент - оснастка со значительно
большей массой (см. п. 3.3.2 и рис. 24). Такая проверка не требуется в
случае если переходник применяется на тяжелых и некоторых средних
сверлильных станках вертикальной компоновки с клиновым креплением оправок и
втулок (см. также рис. 25).
Рис. 54. Переходник для регулируемых втулок с наружной цилиндрической
базой: 1 - шпиндель; 2 - клин крепления хвостовиков (средние и
тяжелые сверлильные станки); 3 - переходник; 4 - втулка регулируемая
короткая по ТУ 2-035-768-80; 5 - винт крепления втулки; 6 - гайка
регулировочная; 7 - хвостовик патрона; 8 - патрон сверлильный; 9 -
1.4. Примеры проектирования схем наладок на шлифовальные
Шлифование является одним из распространенных способов чистовой
(финишной) обработки деталей машиностроения. Из всего разнообразия
технологических разновидностей способов шлифования наибольший удельный вес
приходится на круглое (наружное внутреннее) и плоское шлифование.
Для шлифования поверхностей деталей класса тел вращения предназначены
- круглошлифовальные для обработки наружных цилиндрических и
конических поверхностей (валов);
- универсальные круглошлифовальные для обработки как наружных так и
внутренних цилиндрических конических и торцовых поверхностей (валов
- внутришлифовальные для обработки цилиндрических и конических
Основные отличия универсальных круглошлифовальных станков от просто
круглошлифовальных заключаются:
- в установке двух инструментальных рабочих органов: шлифовального и
внутришлифовального шпинделей соответственно для обработки наружных и
внутренних поверхностей при этом бабка внутришлифовального шпинделя
установлена на основной шлифовальной бабке и выполнена поворотной
(откидной) для перевода в рабочее или нерабочее положение;
- в возможности поворота поперечных салазок шлифовальной бабки на
определенный угол относительно оси шпинделя передней бабки (заготовки) что
позволяет производить торцовое шлифование периферией круга а также врезное
шлифование одновременно цилиндрической и торцовой или конической
Технологические возможности любого металлорежущего станка
определяются видами и комбинациями движений которые могут совершать
рабочие органы заготовки и инструмента. На рис. 55 представлена схема
компоновки универсального круглошлифовального станка с указанием видов
относительных движений совершаемых его узлами. В рамках стрелками показаны
виды линейных или угловых движений совершаемых узлом станка на который
указывает линия с точкой относительно «базового» узла на который
указывает линия с перекрестием. Если совершаемое относительное движение не
является рабочим то в рамке приводится буквенный индекс Н (наладочное) или
Например стол 4 станка имеет возможность наладочного поворота
относительно продольной каретки 3 при настройке на обработку конусов (в
пределах (5 (10о) а сама каретка 3 совершает рабочее движение продольной
подачи относительно направляющих 2 станины. Пиноль 8 имеет линейное
базирующее движение относительно задней бабки 7. Внутришлифовальная бабка
поворачивается в вертикальной плоскости (наладочное движение Н*)
относительно шлифовальной бабки 13 на которой она установлена для
перевода внутришлифовального шпинделя 9 в рабочее положение (на линию
Рис. 55. Схема компоновки и относительных движений узлов универсального
круглошлифовального станка: 1- станина; 2 - продольные направляющие
станины; 3 - продольная каретка; 4 - стол; 5 - передняя бабка (изделия); 6
- шпиндель изделия (заготовки); 7 - задняя бабка; 8 - пиноль задней бабки;
- внутришлифовальный шпиндель; 10 - внутришлифовальная бабка
(поворотная); 11 - поперечные салазки; 12 - поворотный стол; 13 -
поперечная каретка; 14 - шлифовальная бабка; 15 - шлифовальный шпиндель;
- направляющие стола; Н - наладочное относительное движение; Н* - то же
в вертикальной плоскости; Б - базирующее движение остальные движения -
В некоторых моделях универсальных круглошлифовальных станков может
разворачиваться и передняя бабка 5 относительно стола 4 для возможности
обработки наружных и внутренних конических поверхностей с большой
конусностью (что не возможно за счет поворота стола). Шлифовальная бабка 14
установлена на поперечной каретке 13 направляющие (салазки) 11 которой
могут быть развернуты на достаточно большие углы (от (30 до (90о) поворотом
стола 12. При этом подача врезания (SВР) также будет осуществляться под
установленным углом к оси центров станка.
В круглошлифовальных станках в отличие от универсальных отсутствуют
как отмечалось выше внутришлифовальная бабка и возможность наладочного
поворота салазок шлифовальной бабки.
1.4.1. Пример проектирования схем наладок на круглошлифовальную
операцию детали класса «Втулка»
Рассмотрим пример обработки на универсальном круглошлифовальном
станке детали «Втулка» эскиз которой и технологический маршрут операции
приведены на рис.56.
Рис. 56. Операционный эскиз детали «Втулка» маршрут обработки и
технологическое оснащение круглошлифовальной операции
(материал детали - сталь 40Х HRCЭ 42 48)
По техническим требованиям чертежа (эскиза) детали внутренняя
цилиндрические поверхность и наружный торец буртика имеют
регламентированные биения относительно наружного цилиндра что может быть
обеспечено при обработке всех этих поверхностей «за один установ». Выбор
способа обработки - шлифования обусловлен требованиями по качеству
поверхностей (шероховатости) и достаточно высокой твердостью заготовки
Как уже отмечалось в предыдущих примерах проектирование
технологических операций в том числе схем наладок является
многовариантным процессом зависящим от выбора модели станка инструментов
и элементов оснастки. Для еще одного подтверждения этого рассмотрим
различия в схемах наладок на станках моделей 3В110 и 3У12.
Схема базирования заготовки показанная на рис. 56 соответствует
обработке в патронах или цангах. Выбор цангового приспособления
обеспечивающего более высокую точность базирования рационален в случае
раздельного шлифования наружных и внутренней поверхностей (на разных
операциях) а также при условии недопущения следов закрепления на
высококачественных базовых поверхностях или зажиме заготовки за
тонкостенный участок втулки. При отсутствии подобных условий рационален
выбор более универсального приспособления - самоцентрирующего
трехкулачкового патрона например высокой точности типа 2 исполнения 1
Патрон 7100-0025 В ГОСТ2675-80
Для установки патрона требуется специальный переходник «согласующий»
базы шпинделя изделия и патрона. Именно конструкция этого переходника и
будет основным отличием в схемах наладок операции на станках моделей 3В110
и 3У12 имеющих различные вспомогательные базы шпинделей изделия:
- в станке 3В110 эта база конус Морзе 3 ГОСТ 25557 и на схеме наладки
рис. 55 для крепления патрона использована специальная переходная оправка
(условный индекс чертежа ВИ01.00.000);
- в станке 3У12 вспомогательная база предназначена для установки цанг
с максимальным диаметром закрепляемой поверхности 30 мм то есть
использование схемы цангового базирования без изготовления специального
приспособления в данном случае невозможно. Поэтому варианты крепления
трехкулачкового патрона в станке данной модели приведены на рис. 56 (см.
также п.2.2.2 и рис. 13).
Для установки шлифовального круга формы ПП (прямой плоский) в
основной инструментальный шпиндель обеих моделей станков использованы
стандартные переходные фланцы со вспомогательной цилиндрической базой 76мм
(см. п.3.3.5) а для крепления во внутришлифовальном шпинделе круга формы
ЧЦ (чашечный цилиндрический) - переходная оправка с базовым цилиндром 13мм
и винтовым креплением круга. Переходные фланцы и оправки как правило
поставляются со станком.
Рис. 57. Схемы наладок универсального круглошлифовального станка 3В110 на
операцию обработки детали «Втулка»
Эскизы вариантов схем наладок станков 3В110 и 3У12 на
круглошлифовальную операцию обработку детали «Втулка» показаны на рис. 57 и
1.4.2. Пример проектирования схем наладок на круглошлифовальную
операцию детали класса «Вал»
При обработке шлифованием деталей класса «Вал» традиционно
применяется схема базирования в неподвижных центрах которая обеспечивает
минимальную погрешность базирования (отсутствует составляющая
обусловленная биением вращающихся центров). Использование центровой схемы
базирования предопределило конструкцию шпиндельного узла передней бабки
круглошлифовальных (не универсальных круглошлифовальных!) станков что
Рис. 58. Примеры базирования и закрепления патрона на шпинделе станка 3У12
(остальное в схеме наладки см. рис. 57): 1 3 - тяги крепления; 2 -
оправка переходная ВИ02.00.000; 4 - втулка переходная ВИ03.00.000; 5 -
оправка переходная ВИ04.00.000
В качестве примера рассмотрим принцип проектирования схемы наладки на
операцию круглого шлифования детали «Вал» показанной на эскизе рис.59.
Станок - круглошлифовальный повышенной точности модели 3М153П.
По техническим характеристикам станка однозначно определен типоразмер
шлифовального круга: прямой плоский (ПП) (500 х 50 х (203 (мм) с
возможностью уменьшения наружного диаметра после правок до 350 мм.
Соответственно шпиндель шлифовальной бабки оснащен стандартными переходными
фланцами со вспомогательной базой 203 мм.
Передняя бабка имеет неподвижную втулку с высокоточным отверстием -
конусом Морзе 4. Точно такую же базу в станке 3М153П имеет пиноль задней
бабки. В них установлены соответствующего типоразмера центры для
шлифовальных работ конструкции которых приведены в табл.3.
Центры с отжимной гайкой используют в качестве переднего базирующего
центра в шпиндельном узле передней бабки так как в этом узле отсутствует
устройство (упор) для выталкивания центра. При обработке валов в
неподвижных центрах передний центр постоянно поджат через заготовку задним
центром и его крепление во втулке шпиндельного узла не производится а съем
(выпрессовка) осуществляется гайкой.
Рис. 59. Исходные данные для проектирования схемы наладки на операцию
круглого шлифования детали «Вал»
Срезанные центры применяются в качестве базирующих элементов оснастки
при круглом шлифовании ближайшей к этому центру ступени вала диаметр
которой меньше диаметра самого центра. В этом случае срез центра обращен в
сторону шлифовального круга. Задняя бабка имеет специальный упор для
выталкивания центра при отводе пиноли показанный на рис.10 (см.
Конструкции центров для шлифовальных работ.
Все центры для шлифовальных работ приведенные в табл.3 имеют базы
в виде конуса Морзе нормальной или повышенной точности (в последнем случае
в обозначении центра присутствует индекс ПТ). Некоторые модели
круглошлифовальных и других типов станков могут иметь в шпинделе передней
бабки (изделия) базу в форме конического отверстия с конусностью 1:10 или
:7. Для них предусмотрены конструкции упорных центров по ГОСТ 18259 и
упорных центров с отжимной гайкой по ГОСТ 18260 (полуцентры с такой
конусностью не стандартизованы).
Центры с твердосплавными вставками обладают более высокой
износостойкостью но восстановление их базирующей конической поверхности
возможно только на специализированных заточных станках в то время как
стальные центры можно прошлифовать непосредственно на круглошлифовальном
станке в поставляемом по специальному заказу приспособлении.
Так как втулка шпиндельного узла с передним центром неподвижны то
вращение (движение круговой подачи) на заготовку передается планшайбой
передней бабки на которой закрепляются различные по конструкции поводковые
устройства. Типовым устройством является диск с радиальным Т-образным
пазом в котором закрепляется палец. На заготовке фиксируется винтом
специальный или стандартный хомутик например по ГОСТ 16488 как это
показано на схеме наладки рис. 60.
При установке заготовки палец поводкового устройства размещается в
пазу хомутика (хотя для нормальной работы достаточно воздействие пальца на
боковую поверхность выступа хомутика). Положение пальца поводкового
устройства можно регулировать перемещением по Т-образному пазу в
зависимости от типоразмера хомутика который в свою очередь выбирается по
размеру поверхности заготовки.
Анализ схемы наладки с целью проверки возможных интерференций
элементов технологической системы показал две опасные ситуации:
- в начальный момент обработки когда производится подвод
шлифовального круга к первой ступени вала и возможен контакт с задним
- в конечном положении инструмента при завершении обработки последней
ступени вала когда возможен контакт с хомутиком.
Для предотвращения первой интерференции применена комбинированная
схема обработки первой ступени вала: врезное шлифование участка длиной 15
мм с последующим продольным шлифованием что отражено на технологической
Для устранения второй опасной ситуации необходимо более точно
фиксировать осевое положение хомутика на обрабатываемых заготовках. Для
этой цели при установке хомутика применено технологическое кольцо толщиной
Следует обратить внимание на особенности циклограммы - наличие
наладочных рабочих движений перед обработкой каждой ступени вала. Перед
обработкой первой ступени осуществляется наладочное движение врезания
сопровождаемое резанием и обусловленное принятой комбинированной схемой
шлифования устраняющей интерференцию круга и заднего центра.
Перед шлифованием последующих ступеней это наладочное движение не
сопровождается резанием и направлено противоположно вспомогательному ходу
что призвано обеспечить стабильность размеров обрабатываемых поверхностей
за счет создания натяга в приводе поперечной подачи станка (при точной
обработке наладочное движение всегда должно осуществляться к обрабатываемой
поверхности!). Такая схема наладочных движений в технологической
циклограмме имеет место при последовательном шлифовании поверхностей от
меньшего диаметра к большему. При обратной последовательности шлифования
ступеней - от большего диаметра к меньшему - наладочное движение (настойка
по лимбу на размер) выполняется в конце вспомогательного хода без его
реверса (аналогично первому наладочному движению врезания на циклограмме).
1.4.3. Пример проектирования схемы наладки на плоскошлифовальную
Крепление шлифовальных кругов на плоскошлифовальных станках полностью
аналогично креплению инструмента в круглошлифовальном оборудовании поэтому
этот аспект проектирования схемы наладки в примере не рассматривается.
Рабочий орган заготовки плоскошлифовального станка - стол - имеет
базы по схеме 14 (см. рис. 3) аналогичные столам фрезерных и расточных
станков. Заготовки базируются и закрепляются на столе станка различными
способами: непосредственно на плоскости стола с продольной ориентацией по
его Т-образным пазам и креплением прихватами; в тисках; на магнитных плитах
и в специальных приспособлениях.
Наиболее характерным и часто применяемым при плоском шлифовании
приспособлением являются стандартные магнитные плиты в которых для
закрепления ферромагнитных заготовок на плоскости используются силы
магнитных полей создаваемых электромагнитами или постоянными магнитами.
Магнитные плиты с постоянными магнитами по ГОСТ 16528 имеют размерный
ряд рабочей (базовой) поверхности от 100х250 до 320х1000 мм и отличаются
высокой надежностью и экономичностью так как не требуют дополнительной
В большинстве случаев заготовки устанавливаются и закрепляются
непосредственно на рабочей поверхности магнитных плит. Однако следует иметь
в виду что надежность закрепления в значительной степени зависит от
шероховатости и погрешности формы базовой (опорной) поверхности заготовки
а также от ее площади. При малой площади опорной базы заготовку необходимо
дополнительно фиксировать от возможного линейного или кругового смещений
под действием силы резания.
В качестве примера рассмотрим операцию плоского шлифования детали
«Кольцо» (рис. 61) которая отличается относительно малой площадью опорной
базы. К тому же обрабатываемая заготовка является телом вращения и при
недостаточности магнитных сил зажима способна провернуться даже при
использовании дополнительных упоров которыми со всех сторон можно обложить
заготовку (шлифованными пластинами меньшей чем заготовка толщины). В
таких ситуациях используются приспособления называемые сепараторами.
Сепаратор конкретно для обработки данной детали учитывая ее относительно
небольшие габариты выполнен 10-местным и представляет собой шлифованную
пластину с отверстиями в которых имеется выступ фиксирующий заготовку по
При выполнении плоскошлифовальных операций с применением магнитных
плит возникает необходимость в дополнительных вспомогательных действиях
оператора (рабочего). Обработанные детали сепаратор поверхность самой
магнитной плиты обладают остаточной намагниченностью что требует их
постоянной очистки от образующегося в процессе шлифования шлама (смеси
мельчайшей стружки и продуктов износа круга). Как правило очистка
выполняется протиркой (отсос вакуумными или эжекторными устройствами
оказывается малоэффективным). Все это отражено в описании вспомогательных
переходов маршрута обработки на рис. 61.
Рис. 61. Исходные данные для проектирования схемы наладки на
плоскошлифовальную операцию (материал детали сталь 30ХГСА HRCЭ 48 52)
С учетом изложенных особенностей проектирования технологических
операций плоского шлифования разработан вариант схемы наладки станка модели
Е711 на обработку детали «Кольцо» с применением магнитной плиты с
постоянными магнитами и многоместного сепаратора. Эскиз схемы наладки на
рис. 62 достаточно наглядно отражает все вышеизложенные принципы
технологического проектирования. На схеме приведена технологическая
циклограмма поясняющая характер движений рабочих органов
плоскошлифовального станка при обработке.
2. Проектирование технологических циклограмм
На схемах наладок цикловых полуавтоматов и автоматов а также станков
с ручным управлением обязательно наличие технологической циклограммы
относительного движения инструмента и заготовки в процессе
формообразования. Такая циклограмма как уже отмечалось необходима для
определения величин рабочих и вспомогательных ходов по которым
рассчитываются машинное время и соответствующая доля вспомогательного
времени при техническом нормировании операции.
Строго формализованных правил составления технологических циклограмм
ЕСТД не предусматривает. Поэтому при их проектировании целесообразно
придерживаться следующих рекомендаций:
) Циклограмма выполняется в любом месте чертежа (схемы) наладки. При
выполнении на одном формате нескольких чертежей наладок и циклограмм
последние должны располагаться таким образом чтобы исключить
неопределенность их отнесения к конкретному виду (проекции). Циклограмма
может выполняться по правилу эскиза – без масштаба но желательно
соблюдение относительных пропорций величин ходов. Над циклограммой может
быть нанесена необязательная надпись «Циклограмма».
) Рабочие хода (движения формообразования) условно обозначаются
сплошной основной линией со стрелкой на конце показывающей направление
движения (см. рис. 38 39 40 43 45 46 47 48 55 58 60). В зоне
стрелки выполняется надпись величины рабочего хода: «72» или «РХ 72».
) Вспомогательные хода (ускоренные подводы и отводы делительные
движения) условно обозначаются пунктирной основной линией со стрелкой на
конце показывающей направление движения. Также в зоне стрелки выполняется
надпись величины вспомогательного хода: «144» или «ВХ 144».
) В станках с ручным управлением рекомендуется выделять
разновидность вспомогательных ходов называемых наладочными. Это движение
выполняется ручными приводами при позиционировании рабочего органа станка
(суппорта стола) на наладочные размеры обрабатываемой поверхности по
отсчетным устройствам: лимбам линейкам оптическим приборам цифровым
индикаторам и т.п. то есть отличается принципом нормирования времени
(относится к доле вспомогательного времени на управление станком).
Так как наладочные хода выполняются с относительно низкой скоростью
то они условно обозначаются сплошной основной линией со стрелкой на конце
показывающей направление движения. В зоне стрелки выполняется надпись
величины наладочного хода: «10Н» или «НХ 10».
В станках полуавтоматах и автоматах этот вид движения отсутствует.
) Достаточно часто в цикле обработки выполняется несколько ходов в
одной плоскости проекции. Для более наглядного графического представления
этих ходов допускается линии сместить относительно друг друга заключив все
их в один прямоугольник выполненный сплошной тонкой линией (см. рис. 38
). Линии всех ходов (РХ ВХ НХ) внутри этого прямоугольника условно
считаются лежащими в одном сечении.
) В точках технологической циклограммы могут быть нанесены условные
графические обозначения смены позиций многопозиционных инструментальных
рабочих органов (резцедержателей револьверных головок) как это показано
на рис. 38 40 или выполнена надпись «Смена инструмента».
) В зоне циклограммы могут быть приведены суммарные величины
рабочих вспомогательных и наладочных (при их наличии) ходов как это
выполнено на рис. 38 40. Именно эти величины должны приниматься при
нормировании операции (переходов) и оформлении операционных карт.
) При большом количестве близкорасположенных и пересекающихся
рабочих наладочных и вспомогательных ходов допускается в зоне стрелок
соответствующих линий указывать сквозные номера граничных точек ходов (см.
рис. 43) а величины этих ходов а также их суммарные значения приводить
отдельно на листе (или пояснительной записке проекта).
) При составлении технологических циклограмм необходимо иметь ввиду
что на операции состоящей из нескольких переходов выполняемых различными
инструментами прочерчивается несколько циклограмм по переходам являющихся
фрагментами единой технологической циклограммы всей операции. Поэтому
циклограммы по переходам должны быть увязаны друг с другом методом решения
Принцип размерной привязки циклограмм приведенных в рассмотренном
примере токарной операции на рис. 38 40 поясняется схемами на рис. 63 65.
Для разработки технологических циклограмм по переходам операции
следует определить начальные точки этих циклов (точнее фрагментов единого
цикла). Условиями для определения положений инструментов перед выполнением
траектории движения перехода могут быть:
а) безаварийная смена позиций инструментальных резцедержателей или
револьверных головок;
б) автоматическая смена инструмента из инструментального магазина
производимая в однозначно определенном пространственном положении рабочего
в) безопасность ручной или безаварийность автоматической смены
обработанной детали на новую заготовку.
В рассмотренном примере токарной операции (см. раздел 5.5.1) при
использовании станка с ручным управлением должны учитываться условия
безаварийной смены инструментов при повороте резцедержателя и требования
техники безопасности при съеме обработанной детали и установке заготовки.
При повороте резцедержателя в расчет необходимо принимать
максимальный вылет инструмента из всех установленных (см. рис. 63)
Первоначально устанавливается единая линия отвода суппорта для смены
позиции резцедержателя (инструмента) таким образом чтобы при его повороте
между инструментом с максимальным вылетом и любым элементом технологической
системы был бы гарантированный зазор (в примере – 50 мм). Поворот
резцедержателя производится в непосредственной близости от пиноли задней
бабки и заготовки. Так как диаметр заготовки (80 мм) меньше диаметра пиноли
(100 мм) то положение линии отвода – размер А0 – рассчитывается от пиноли
по размерной цепи (рис. 64):
А0 = А1 + А2 += 243 (мм)
где А1=R=143 (мм) – радиус максимального вылета инструмента;
А2=50 (мм) – принятый гарантированный зазор;
А3=50 (мм) – радиус пиноли задней бабки станка.
Рис. 64. Размерные цепи для расчетов положения линии отвода суппорта для
поворота резцедержателя (смены инструмента) и поперечных вспомогательных
ходов в начале переходов токарной операции (ВХ1 – переходы 2 4; ВХ2 –
переход 5; ВХ3 – переходы 6 7)
При выполнении перехода 2 проходной резец ускоренно подводится в
поперечном направлении на линию диаметра заготовки с недобегом по торцу 2
мм (рис. 38) после чего выполняется наладочное (по лимбу) поперечное
движение на диаметр обрабатываемой ступени (74 мм). При известном положении
линии отвода несложно вычислить величину вспомогательного хода (подвода)
ВХ1 = А0 - (В1 + В2 + В3) = 86 (мм)
где В1=40 (мм) – радиус заготовки;
В2=42 (мм) – вылет проходного резца;
В3=75 (мм) – размер резцедержателя.
Вычисленная величина ВХ1 отражена на циклограмме рис. 38 которая
завершается на той же линии отвода для поворота резцедержателя но с
продольным смещением от начала цикла на 91 мм.
Рассчитаем требуемое смещение оси резцедержателя для начала
технологического цикла перехода 5 (рис. 65). Координата С0 от опорной
базовой точки 0 заготовки определяется по размерной цепи
С0 = С1 + С2 + С3 + С4 – Е1 = 364 (мм)
где С1=300 (мм) – длина заготовки;
С2=2 (мм) – недобег инструмента до торца заготовки;
С3=7 (мм) – боковой вылет проходного резца;
С4=В3=75 (мм) – размер резцедержателя;
Е1=20 (мм) – длина базовой (зажимной) ступени заготовки.
Рис. 65. Размерные цепи для расчетов продольных смещений (координат) начал
технологических циклов переходов 2 5 и 6 токарной операции
Соответственно продольное смещение оси поворотного резцедержателя
станка от точки начала перехода 2 до точки начала перехода 5 составит
ВХ4 = С0 – (Е2 + Е3 + Е4)= 92 (мм)
где Е2=190 (мм) – координата торца при прорезки канавки;
Е3=7 (мм) – боковой вылет канавочного резца;
Е4=С4=75 (мм) – размер резцедержателя.
Так как технологическая циклограмма переходов 2 4 завершается
поперечным отводом и продольным смещением 91 мм то для точного
позиционирования канавочного резца после поворота резцедержателя
требуется смещение всего на 92 - 91=1 мм что и отражено на циклограмме
Поперечный вспомогательный ход (подвод) канавочного резца
определяется по соответствующей размерной цепи на рис. 64
ВХ2 = А0 - (В4 + В5 + В6 + В3) = 1015 (мм)
где В4=29 (мм) – радиус левой от канавки ступени вала;
В5=3 (мм) – радиальный недобег канавочного резца;
В6=345 (мм) – вылет канавочного резца;.
Технологическая циклограмма перехода 5 прорезки канавки является
простейшей линейной (если не считать начального сдвига 1 мм) следовательно
переход 6 должно начинаться после поворота резцедержателя с продольного
смещения ВХ5 (рис. 65)
ВХ5 = С0 + С5 – (Е5 + Е4 + ВХ4)= 101 (мм)
где С5=4 (мм) – фаска на проточке вала;
Е5=100 (мм) – линейный размер проточки;
ВХ4=92 (мм) – ранее вычисленный продольный вспомогательный ход
рассматриваемый в данной размерной цепи как уменьшающий размер (пунктир на
Вычисленная величина продольного смещения указана на технологической
циклограмме рис. 40. Завершают технологическую циклограмму два
вспомогательных хода – поперечный на линию отвода и продольный в исходное
положение. Величины этих ходов несложно рассчитать с помощью размерных
цепей как это показано в вышеизложенном примере.
Исходное положение резцедержателя на расстоянии С0 от упорной базы
детали выбранное в рассмотренном примере является достаточным для
травмобезопасного манипулирования с заготовками и деталями при их установке
и съеме. Если это условие не выполняется то исходная позиция
резцедержателя (суппорта) корректируется и рассчитываются величины
дополнительно совершаемых вспомогательных ходов.
Рассчитанные таким образом суммарные рабочие наладочные и
вспомогательные хода по всем переходам (циклограммам) принимаются при
техническом нормировании операции. Если в справочнике нормировщика
отсутствуют данные о времени настройки на размер по отсчетным устройствам
станка (лимбам линейкам оптическим приборам или цифровым индикаторам) то
эта часть составляющей вспомогательного времени (на управление станком)
принимается как время совершения наладочных ходов на рабочей подаче
последующего перехода (отношение суммарного наладочного хода в мм к
скорости подачи в мммин).
) Особо следует отметить некоторые неудобства при выполнении на
плоском чертеже трехмерных технологических циклограмм обработки на станках
фрезерной и сверлильной групп. «Плоское» представление трехмерной
циклограммы допустимо только в том случае когда все рабочие и
вспомогательные хода в направлении оси координат перпендикулярной
плоскости чертежа (эскиза) циклограммы совершаются не одновременно с
движением по любой другой координате (т.е. нет движений «наклонных» к
плоскости чертежа). Для большей наглядности и единообразия «плоского»
изображения трехмерных технологических циклограмм рекомендуются условные
обозначения таких ходов (рис. 66):
- вспомогательные хода обозначаются окружностью диаметром от 3 до 8
мм в зависимости от формата чертежа;
- рабочие хода обозначаются такого же размера окружностью «залитой»
- направление движения определяется знаком при величине хода: вверх
– плюс (+); вниз – минус (–);
- наладочные хода обозначаются условно как рабочие но с записью
величины хода например +15Н; –15Н или +НХ15; –НХ15;
Рис. 66. Условные обозначения вертикальных рабочих и вспомогательных ходов
на плоском изображении трехмерных технологических циклограмм
На рис. 67а приведен пример «плоской» проекции трехмерной
технологической циклограммы.
) Для трехмерных технологических циклограмм с одновременным
движением рабочих органов по двум или трем осям координат должны
использоваться аксонометрические изображения (допустимые и для циклограмм с
последовательными движениями в направлении осей координат станка). Пример
оформления трехмерной циклограммы приведен на рис. 67б. Циклограммы на
рис. 67 являются для сравнения идентичными но во втором примере
начальный и конечный вспомогательные хода совершаются при одновременном
движении рабочего органа станка по всем трем осям координат.
Для расчета пространственных рабочих и вспомогательных ходов
рекомендуется выполнять тонкими линиями их проекции на соответствующие оси
координат (прочерчивать пространственные «треугольники Пифагора») с
обозначением в скобках величин этих проекций. Проекции замыкающего
вспомогательного хода рассчитываются по правилам размерных цепей.
Например по циклограмме на рис. 67б первый вспомогательный ход –
ускоренный подвод инструмента к заготовке – является результирующим
одновременного движения по всем трем осям координат (ВХZ100) (ВХX50)
Проекции замыкающего вспомогательного хода – ускоренного отвода
инструмента – определяются как замыкающие звенья соответствующих размерных
где [p [pic][pic] - уменьшающие звенья цепи –
вспомогательные и рабочие хода. К увеличивающим звеньям причисляются
составляющие пространственных ходов направления которых совпадают с
направлениями соответствующих осей координат.
Знаки при полученных вычислениями величинах проекций указывают
направление соответствующей составляющей движения: минус – в направлении
положительной оси (Z X или Y); плюс – в противоположном направлении.
В примере на рис. 65 составляющие замыкающего вспомогательного хода:
ВХZ = 100 – 65 = 35 мм
BXY = 120 + 116 = 236 мм
BXX = 50 + 110 – 185 = – 25 мм
(BXX выполняется в направлении оси +Х ВХZ и BXY – в направлении –Z и –Y).
Соответственно абсолютная величина замыкающего вспомогательного хода
Для станков с числовым программным управлением выполняется не
циклограмма а схема траектории центра инструмента или ее фрагмент
выполненные по рекомендациям [3].
Рис. 67. Примеры «плоского» (а) и аксонометрического (б) изображения
трехмерных технологических циклограмм
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Балабанов А.Н. Краткий справочник технолога-машиностроителя. М.: Изд-во
Вульф А.М. Резание металлов. Изд-е 2-е. Л.: Машиностроение 1973.
Гжиров Р.И. Серебряницкий П.П. Программирование обработки на станках с
ЧПУ: Справочник Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение 1990.
Кузнецов Ю.И. Маслов А.Р. Байков А.Н. Оснастка для станков с ЧПУ:
Справочник.- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Машиностроение 1990.
Общетехнический справочник Е.А.Скороходов В.П.Законников А.Б.Пакнис и
др.; Под общ. ред. Е.А.Скороходова.- 3-е изд. перераб и доп. – М.:
Машиностроение 1989.
Обработка металлов резанием: Справочник технолога А.А.Панов
В.В.Аникин Н.Г.Бойм и др. Под общ ред. А.А.Панова.- М.: Машиностроение
Основы базирования: Учеб. пособие Коганов И.А. Каплан Д.С.; Тул. гос.
техн. ун-т Тула 1993
ГОСТ 3.1109-82 ЕСТД. Термины и определения основных понятий.
ГОСТ 3.1702-79 ЕСТД. Правила записи операций и переходов. Обработка
ГОСТ 12593-93 Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые под
поворотную шайбу и фланцы зажимных устройств. Основные и
присоединительные размеры.
ГОСТ 12595-85 Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые.
Основные и присоединительные размеры.
ГОСТ 21495-76 Базирование и базы в машиностроении. Термины и
ГОСТ 2675-80 Патроны самоцентрирующие трехкулачковые.
ГОСТ 3890-82 Патроны четырехкулачковые с независимым перемещением
ГОСТ 24351-80 Патроны токарные самоцентрирующие трех- и двухкулачковые
клиновые и рычажно-клиновые.
ГОСТ 2571-71 Патроны токарные поводковые.
ГОСТ 14903-69 Патроны самоцентрирующие двухкулачковые.
ГОСТ 3889-80 Фланцы промежуточные к самоцентрирующим патронам.
Конструкция и размеры.
ГОСТ 26651-85 Станки металлорежущие. Концы шпинделей фланцевые типа
Кэмлокк и зажимные устройства.
ГОСТ 1574-91 Станки металлорежущие. Пазы Т-образные обработанные.
ГОСТ 2575-79 Центры упорные с отжимной гайкой. Конструкция.
ГОСТ 13214-79 Центры упорные. Конструкция.
ГОСТ 2576-79 Полуцентры упорные. Конструкция.
ГОСТ 31.121.41-84 Детали и сборочные единицы универсально-сборной
переналаживаемой оснастки к металлорежущим станкам. Конструктивные
элементы. Основные параметры. Нормы точности
ГОСТ 8522-79 Патроны сверлильные трехкулачковые с ключом.
ГОСТ 15935-79 Патроны сверлильные трехкулачковые без ключа.
ГОСТ 13598-85 Втулки переходные для крепления инструмента с коническим
хвостовиком. Конструкция и размеры.
ГОСТ 26540-85. Хвостовики цилиндрические для регулируемых втулок и
оправок и стопорные гайки. Основные параметры
ГОСТ 13876-87 Концы шпинделей агрегатных станков. Основные размеры.
ГОСТ 30064-93 Концы шпинделей сверлильных расточных и фрезерных
станков. Размеры. Технические требования.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 4
СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ 8
1. Виды вспомогательных баз рабочих органов для установки заготовок в
станках токарной группы 10
1.1. Фланцевые шпиндели токарных станков (схемы 1 2 3) 13
1.2. Шпиндели токарных станков с резьбовыми базами (схема 5) 17
1.3. Шпиндели токарных одно- и многошпиндельных прутковых автоматов
1.5. Шпиндели токарно-карусельных станков 19
2. Виды базовых поверхностей рабочих органов для установки заготовок в
станках шлифовальной группы 22
2.1. Фланцевые шпиндели круглошлифовальных станков 23
зубофрезерных полуавтоматов 29
движениями подач заготовок 30
4.1. Столы станков с линейными движениями подач 30
4.2. Столы станков с линейными и круговыми движениями подач 32
СПОСОБЫ БАЗИРОВАНИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ
1. Инструменты с внутренними базами 34
2. Инструменты с наружными базами 35
2.1. Инструменты с призматическими корпусами (резцы) 35
2.2. Инструменты с осесимметричными корпусами (хвостовиками) 40
3. Базы инструментальных рабочих органов металлорежущих станков 41
3.1. Токарные станки 41
3.2. Сверлильные станки 45
3.3. Расточные станки 51
3.4. Фрезерные станки 51
3.5. Шлифовальные станки 54
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СХЕМ НАЛАДОК. 64
1. Примеры проектирования схем наладок 65
1.1. Пример проектирования схемы наладки на токарную операцию 65
1.2. Пример проектирования схемы наладки на фрезерную операцию 71
1.3. Пример проектирования схем наладок на сверлильную операцию 75
1.4. Примеры проектирования схем наладок на шлифовальные операции 75
2. Проектирование технологических циклограмм 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
[1] Примечание: В справочной литературе инструментальная оснастка
носит не совсем корректное название «вспомогательный инструмент». К
вспомогательному инструменту в схеме классификации на рис.1 отнесены
универсальные и (или) специальные средства труда для осуществления всех
действий наладчика или оператора при выполнении наладки станка и собственно
технологической операции (ключи монтажные ключи патронов клин выпрессовки
конусов Морзе молоток и т.п.).

Chertezh vtulka 16kompas.frw