АДПОХОРОВСКИЙ молодым
РАБОЧИМ
О СТАНКАХ

МОСКВА
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1972
г
УДК 621.9.06
В16
Вальдгард С. Л. и Похоровский А. Д.
Молодым рабочим о станках. М., «Машиностроение», 1972, 176 с.; 84 илл.
Книга в популярной, доходчивой форме знакомит читателя с работой металлорежущих станков, автоматов, полуавтоматов и автоматических линий. Однако это не специальная книга о конструкциях станков. Она носит более общий характер — знакомит читателя с принципами их работы. В книге говорится об основных видах движения исполнительных органов станков и передающих механизмов, о действии сил в станках, о работе гидравлических устройств и об электрификации современных станков.
3—13—4
122—72
6П4.6
Редактор: проф. А. С. БРИТКИН
Рецензент: д-р техн. наук. 9. А САТЕЛЬ
ОТ РЕДАКЦИИ
Ежегодно средняя школа провожает в самостоятельную жизнь почти два миллиона своих питомцев. Десять лет пестовали школьников учителя, родители, вся страна. Теперь наступает черед юных ответить на добрую заботу партии и народа — пойти учиться или работать туда, где нужны их знания, энергия, молодые руки. И, конечно, общество ждет, что каждый из них правильно выберет свой путь. А это, к сожалению, нелегкая задача.
«Кем быть?» — кто из нас не задавал этого вопроса на пороге жизни, и подобно Ибсенскому герою Пер Гюнту восклицал: «Какой же путь избрать мне? Их так много, и выбор выдает — кто мудр,' кто глуп». Конечно, заманчиво получить творческую профессию — стать журналистом, артистом или художником. Но только ли эти профессии творческие? Конечно нет. Все дело в твоем собственном отношении к делу. И тогда всякая профессия будет творческой. Это бесспорный факт. Не приходилось ли Вам наблюдать за работой опытного умелого токаря? Как «колдует» он над изготовлением диковинной, ответственной детали. Сколько для работы нужно смекалки, вкуса, вдохновения. Это ли не художник своего дела? Недаром в последнее время у нас в стране проводятся всесоюзные конкурсы мастерства, а отличившимся рабочим присваивают высокие звания «Лучший фрезеровщик», «Лучший токарь».
Но иногда у молодых людей бывает пренебрежительное отношение к рабочим профессиям.
«Ходят грязные, работают в пыльных, неуютных цехах, трудятся в поте лица на визжащих, гремящих станках», — думают многие. Насколько устарели эти взгляды! Зайдите в цех современного завода. Какой чистотой сверкают его стены, 3
пролеты и оборудование. Сколько солнца, воздуха и зелени под его сводами! Расположение светильников, размещение станков—все здесь создает уютную и деловую обстановку, успокаивает глаз. Рабочие работают сейчас на современном, механизированном оборудовании, отвечающем самым строгим требованиям эстетики.
Велика роль рабочих в коммунистическом строительстве. Шлифовщик ленинградского Кировского завода Е. И. Лебедев с высокой трибуны XXIV съезда КПСС сказал: «Нам, рабочим, доверено многое. Мы создаем материальные блага и активно участвуем в политической жизни страны, совершенствуем производство и - являемся подлинными хозяевами своих предприятий...».
Наш рабочий класс — достойный преемник и продолжатель революционных традиций российского пролетариата. Его ведущее положение в советском обществе — не какая-то особая, искусственно созданная привилегия, а результат действия объективных закономерностей общественного развития. Рабочий класс непосредственно связан с высшей общенародной формой социалистической собственности. Он трудится в решающей сфере материального производства, создает наибольшую долю общественного богатства и, следовательно, выступает главной производительной силой страны. Недаром в Отчетном докладе ЦК КПСС XXIV съезду партии Л. И. Брежнев сказал: «Усилия партии и впредь будут направлены на то, чтобы влияние рабочего класса во всех сферах жизни нашего общества росло и укреплялось, чтобы его активность и инициатива приносили еще более плодотворные результаты».
Рабочих профессий существует множество, одна из них — профессия станочника. Вооружившись знаниями этой профессии. Вы сможете управлять сложнейшими и, пожалуй, самыми распространенными в машиностроении машинами — металлорежущими станками.
Станки — это своего рода фундамент современного предприятия. Ведь даже сами станки когда-то сделали на таких же точно машинах. Каких только станков не бывает. Описать каждый из них —
задача многотомных трудов. Назначение этой книги более скромное. В ней рассказывается, из каких механизмов и узлов состоят металлорежущие станки; почему на одних станках можно обработать только плоские детали, на других только круглые; какие станку нужно выполнить движения, чтобы обработать ту или иную деталь; какие силы совершают работу; на каком принципе работает самый простой станок и самый сложный — с программным управлением. В книге пойдет речь об удивительных станках-автоматах, которые работают без участия человека, о принципе построения автоматических линий и о многом, многом другом.
ВВЕДЕНИЕ
Среди множества машин, механизирующих труд человека, особую и важнешую роль играют металлорежущие станки, с помощью которых придают деталям машин нужную форму и заданные размеры: при помощи режущих инструментов с заготовок снимают лишний металл.
Разнообразные формы поверхностей деталей, обрабатываемых на станках, можно разделить на плоские поверхности, поверхности тел вращения, винтовые поверхности, фасонные поверхности и др. Все детали машин как бы состоят из сочетаний различных видов поверхностей и их отдельных элементов.
В соответствии с основными формами обрабатываемых поверхностей деталей можно различать типы металлорежущих станков.
Так, плоские поверхности обрабатывают на строгальных или фрезерных станках. Для обработки более сложных плоских поверхностей применяют протяжные станки.
При обработке поверхностей тел вращения (например, цилиндрических) применяют большую группу станков токарного типа, среди которых есть лобовые, карусельные, револьверные и другие станки. Разновидностями токарных станков являются более производительные многорезцовые и многошпиндельные полуавтоматы и автоматы.
Для обработки отверстий в деталях машин служить сверлильные станки. Цилиндрические и плоские поверхности корпусных деталей обрабатывают на расточных станках.
Винтовые поверхности обрабатывают на токарно-винторезных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных и специальных резьбонарезных стан-6 ках.
Для обработки сложных фасонных поверхностей создан особый тип копировальных станков.
Зубчатые колеса обрабатывают на зубообрабатывающих станках: зубофрезерных, зубошлифовальных, зубодолбежных и др.
Шлифовальные станки служат для чистовой обработки деталей. Для еще большего повышения качества поверхности — сглаживания более мелких неровностей на поверхностях деталей после шлифования применяют различные доводочные и притирочные станки.
Перечисленные металлорежущие станки являются основным комплектом оборудования для машиностроительных предприятий.
Все металлорежущие станки должны, в основном, отвечать двум требованиям: обеспечивать высокую производительность и требуемое качество обработки деталей.
Производительность металлорежущего станка — это количество деталей, которое можно обработать на нем в единицу времени. Производительность станка будет тем больше, чем меньше штучное время обработки деталей, т. е. время, затрачиваемое на обработку одной детали. Чем выше производительность станков, тем ниже себестоимость выпускаемой продукции, а снижение себестоимости продукции машиностроительных заводов — важнейшая народнохозяйственная задача.
Каковы же основные пути повышения производительности металлорежущих станков? Это сокращение машинного времени обработки деталей, а в связи с этим — повышение режимов резания, т. е. скорости и подачи. Применение высоких скоростей резания требует усовершенствования конструкции станков, большей прочности и надежности в работе, большей мощности приводов, а также применения инструментов из новых высокотвердых и жаростойких материалов.
Для сокращения машинного времени обработки деталей важно также одновременное выполнение (совмещение) нескольких операций. Это осуществляется, например, в многорезцовых и в много- 7
шпиндельных станках (при фрезеровании набором из нескольких фрез или несколькими фрезерными головками), на агрегатных станках (при совмещении нескольких видов обработки), на автоматах и т. д.
Для повышения производительности обработки имеет большое значение сокращение вспомогательного времени, которое затрачивается на установку, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, подвод, отвод и смену инструмента, настройку станка и т. д.
Развитие современных станков идет по пути все большей автоматизации их работы. Станок-автомат не только совершает движения, необходимые для обработки деталей, но и управляет своей работой.
Станок-автомат без непосредственного участия рабочего включает и отключает нужные движения, выполняет их в определенной последовательности, с заданными скоростями, подачами и длиной ходов.
Автоматизация станков, передача им функции управления, имеет первостепенное значение для повышения их производительности и облегчения труда рабочих.
Автоматизация станков бывает частичной и полной. В связи с этим существуют станки-полуавтоматы и станки-автоматы. В полуавтоматах автоматически выполняется цикл обработки, кроме загрузки и разгрузки деталей, производимых вручную; в автоматах смена обрабатываемых деталей автоматизирована.
В Советском Союзе широко внедряются полная и комплексная механизация и автоматизация производства, при которых механизмы сами выполняют не только основные процессы обработки, но и вспомогательные — транспортировку деталей от станка к станку. При этом автоматизируются уже не только отдельные станки, но целые системы станков — автоматические станочные линии, цехи и даже заводы. Конечно, общее управление, наладка и наблюдение за работой остаются за челове-8 ком.
Большое значение имеет степень универсальности или, наоборот, специализации станков. На универсальных станках можно обрабатывать детали различной формы и размера, на специальных — лишь определенные детали. В связи с этим специальные станки более просты, производительны и автоматизированы; применяются они в массовом производстве. Универсальные станки сложнее, они допускают более широкую переналадку для обработки новых видов и размеров деталей, возможность чего в специальных станках очень ограничена.
Все металлорежущие станки можно подразделить на четыре группы:
1)	универсальные станки широкого назначения для обработки деталей разнообразной формы и размеров;
2)	универсальные станки — предназначены для производства различных деталей с меньшими возможностями регулирования;
3)	специализированные станки — предназначены для выполнения операций при обработке деталей одинаковой формы, но различного размера (в определенных пределах);
4)	специальные станки — предназначены для определенных операций и обработки деталей одинаковой формы и размера.
Станки устаревших моделей при некоторой переделке и обновлении (модернизации) могут стать полезными для производства. Модернизация таких станков в основном направлена на повышение производительности и точности. Она прежде всего состоит в ужесточении точности движения узлов, увеличении их быстроходности, скорости их главного движения резания и подачи. С этим связано увеличение мощности станков, путем установки на них болеее мощных электродвигателей. Большое значение имеет автоматизация этих станков, например, установка на них автоматических загрузочных устройств, быстродействующих зажимов, контрольноизмерительных приспособлений, автоматических подналадчиков и т. д.	9
1
Конечно, при увеличении скорости резания и мощности станка необходимо учитывать его возможности и, если нужно, производить в нем соответствующие изменения и перестройки. Так, приходится, например, заменять подшипники скольжения на подшипники качения. Очень важно усиливать слабые звенья механизмов станка, делать их более прочными, жесткими и изностой-кими.
Большое значение имеет точность обработки на станках. Современные требования к точности обработки все более и более повышаются. Точность обработки означает соблюдение геометрических параметров обработанных деталей в пределах заданных допусков. Требуемая точность обеспечивается определенным допуском на обработку детали — разностью между наибольшим и наименьшим предельными размерами. Наряду с точностью размеров требуется и точность формы. Например, круглое сечение валов должно быть без овальности и гранености, а в продольном направлении — без конусности или бочкообразности. Требуется также точность взаимного расположения поверхностей, т. е. их параллельность, перпендикулярность или соосность, например, отверстий (расположение осей отверстий по одной прямой).
Одним из главных факторов, непосредственно влияющих на точность обработки деталей, является геометрическая неточность элементов станка, так как она участвует в образовании погрешностей формы обработки детали. Например, в горизонтально-фрезерных станках плоскость стола должна быть строго параллельна плоскости, проходящей через ось фрезы. В противном случае обработанная поверхность будет непараллельна к опорной и нарушатся установленные размеры деталей.
На токарных станках при непараллельности направляющих суппорта и оси шпинделя деталь получится не цилиндрической, а конической. Другие нарушения точности зависят от погрешностей передаточных отношений между числами оборотов в ме
10
ханизмах станка, от неточного подбора чисел зубъ-ев сменных колес, от биения колес и др.
Вредно отражаются на точности обработки упругие деформаций станка, приспосблений, инструмента и обрабатываемых деталей, а также неточности в установке деталей и инструмента, допущенные при настройке станка, и др.
ГЛАВНЫЕ ДВИЖЕНИЯ
В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ ПРИ ОБРАБОТКЕ
РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ф Обработка плоских поверхностей
•	Обработка тел вращения
•	Обработка винтовых поверхностей
•	Обработка зубчатых колес
• Обработка деталей на агрегатных станках и автоматических линиях
Станок, как и любая машина, состоит из трех основных частей: 1) рабочих или исполнительных органов, непосредственно выполняющих тот или другой производственный процесс (в нашем случае — резание); 2) электродвигателя, дающего станку энергию, необходимую для приведения в движение различных механизмов станка; 3) различных механизмов, передающих и преобразующих движение от двигателя к исполнительным органам.
Прежде всего важны рабочие органы. Они являются основой станка и их движение определяет характер обработки. Технологические движения рабочих органов металлорежущих станков обеспечивают процесс резания металла.
В металлорежущих станках движения рабочих или исполнительных органов определяются самим характером обработки деталей. С заготовки срезается верхний слой в виде стружки с целью придать ей нужные форму и размеры, а также качество поверхности. Поэтому главным движением станка является то, при котором осуществляется резание — снимается стружка. Его скорость является скоростью резания. Во многих станках это главное движение резания производится
12
режущим инструментом (например, в поперечно-строгальных, фрезерных, шлифовальных, сверлильных и протяжных станках). В ряде других станков главное движение резания осуществляется не инструментом, а заготовкой — ее вращением в центрах на токарных станках или движением стола с деталью у продольно-строгальных станков.
К рабочим движениям исполнительных органов станка относятся движения подачи. Эти движения необходимы для обработки всей поверхности деталей. В тех станках, где движение резания совершается инструментом, подача обычно производится движением деталей (например, во фрезерных, шлифовальных, поперечно-строгальных станках). В токарных же и в продольно-строгальных станках подача осуществляется инструментом, который при токарной обработке перемещается вдоль или поперек оси детали и обтачивает все новые участки поверхности. В сверлильных станках сверло выполняет как вращательное движение резания, так и подачу вдоль оси отверстия.
Движение подачи может совершаться периодически, как, например, поперечное перемещение инструмента или детали в промежутке между двумя проходами на строгальных станках. Но во многих случаях подача происходит непрерывно, одновременно с движением резания (например, в токарных, фрезерных и шлифовальных станках). Здесь сочетается два движения различных рабочих органов станка; в результате образуется более сложное относительное движение между инструментом и деталью. В случаях непрерывной подачи она совершается с меньшей скоростью.
С точки зрения механики, в станках следует различать два основных вида движения: возвратно-поступательное и вращательное. Так, например, главное движение в строгальных станках — возвратно-поступательное, в токарных — вращательное. В большинстве станков имеются различные сочетания поступательного и вращательного движений. В фрезерных станках, например, вращается фреза, поступательное же движение имеет стол с деталью. Такие же движения в станках для
13
шлифования плоских поверхностей. В разнообразных же станках токарной группы, наоборот, деталь вращается, а инструмент движется поступательно, причем в разных видах токарных работ главное вращательное движение детали различно сочетается с поступательными движениями инструмента (продольным и поперечным).
В сверлильных станках инструмент совершает как поступательное, так и вращательное движение. В станках для круглого шлифования имеется еще более сложное сочетание движений — вращения шлифовального круга с вращением детали и с поступательной продольной подачей детали или круга.
ф Обработка плоских поверхностей
Наиболее распространенными станками для обработки плоскостей являются строгальные, протяжные, фрезерные и плоскошлифовальные. Строгальные станки разделяются на поперечные (рис. 1, а) и продольные (рис. 1,6).
На строгальных станках обрабатываются горизонтальные и вертикальные плоскости, различные канавки, пазы и другие прямолинейные поверхности. В поперечно-строгальных станках резец движется по неподвижной (в момент резания) детали, а в продольно-строгальных движется стол с деталью относительно неподвижного (в момент резания) резца. И в том и в другом случае поступательное движение является главным движением резания. Поперечная подача у продольно-строгальных станков осуществляется суппортом на траверсе, у поперечно-строгальных — столом с закрепленной на нем деталью.
В тяжелых продольно-строгальных станках для повышения производительности обработка может одновременно производиться несколькими резцами — двумя с суппортов поперечной горизонтальной траверсы, обрабатывающими верхнюю плоскость, и двумя резцами с суппортов вертикальных 14 стоек, обрабатывающими боковые поверхности.
Поперечно-строгальный (а) и продольно-строгальный (б) Рис. 1. станки
В протяжных станках (рис. 2) главным и единственным рабочим движением является поступательное движение сложного режущего инструмента — протяжки (рис. 3). В отличие от резцов она имеет не одно, а большое число режущих кромок в виде зубьев, расположенных один за другим 15
Рис. 2. Горизонтально-протяжной станок
вдоль стержня протяжки. Такой удлиненный многолезвийный инструмент прижимается к обрабатываемой поверхности детали и протягивается вдоль
Рис. 3. Схемы внутреннего (а) и наружного (б) протягивания
нее или через полость (отверстие) внутри заготовки. При этом множество режущих кромок протяж-16 ки одна за другой срезают стружку. Поэтому об-
Формы отверстий, обрабатываемых протяжками
Рис. 4.
работка происходит очень быстро и протяжные станки отличаются высокой производительностью.
Протягивание бывает наружным и внутренним. При первом обрабатывается наружная поверхность детали, а при втором — стенки отверстий, которым -придается та или другая форма сечения (рис. 4). л^мтягиванием можно получать всевозможную и г^прятом сложную форму как отверстий, так и на-'фшкных поверхностей — фасонную с различными О*пазами, отверстия некруглой, граненной формы, и
В этом отношении протяжные работы очень ^разнообразны. Форма обрабатываемой поверхно-деталей зависит от профиля режущих зубьев 'рпотяжки.
"'\Как же устроена протяжка? Чтобы срезать все новые слои стружки, каждый следующий зуб должен выступать несколько выше, чем предыдущие зубья. Это можно сделать двумя способами. По одному способу размеры последующих зубьев увеличиваются одинаково со всех сторон, по всему профилю, и каждый из них равномерно срезает одинаковый слой стружки по всей обрабатываемой поверхности. При другом способе зубья по длине протяжки имеют неодинаковый профиль и срезают стружку с различных мест обрабатываемой поверхности, при этом наружная поверхность или отверстие приобретают заданную форму.
Устройство протяжных станков и их рабочие движения сравнительно просты. Протяжка посту-
17
пательно движется вперед, вдоль установленной детали (или целого ряда небольших деталей), и зубья ее один за другим ведут обработку. В разных моделях станков протяжка движется горизонтально или вертикально. При внутреннем протягивании протяжка 'проходит через предварительно сделанное в заготовке отверстие и придает ему более сложную требуемую форму. Работа протяжки требует приложения больших сил (от 5 до 150 т).
Протяжные станки делятся в зависимости от вида органов движения. В первом случае протяжка движется возвратно-поступатёльно, а деталь движется относительно протяжки. Существуют также конструкции протяжных станков беспрерывного действия. В этом случае детали устанавливаются на круглый беспрерывно вращающийся стол, а протяжка установлена на неподвижной части станка.
Фрезерные станки по характеру рабочих движений и технологическим возможностям похожи на строгальные и долбежные станки, но отличаются от них большей производительностью. Фрезерование производится вращающимся круглым многолезвийным инструментом — фрезой. Если в протяжках многочисленные зубья расположены друг за другом по прямой линии и режут при поступательном движении протяжки, то у фрезы зубья расположены по цилиндрической поверхности и при ее вращении режут один за другим. Фрезерование отличается высокой производительностью и непрерывностью работы.
При фрезеровании вращение фрезы должно сочетаться с прямолинейным поступательным движением стола станка с установленной на нем деталью, благодаря которому обработка производится по всей заданной длине. В отличие от строгальных станков главным движением резания является здесь вращение фрезы. Поступательное же перемещение стола с деталью является лишь движением подачи. Фреза при резании имеет большую мощность и скорость, подача детали требует меньшей мощности и скорости.
Обработка фрезами создала возможность вы-18 полнять большое число разнообразных операций,
Горизонтально-фрезерный (а) и вертикально-фрезереный (б) Рис. 5. станки
требуемых при изготовлении деталей различной и сложной формы. В связи с этим разнообразна и конструкция применяемых фрез. Различают фрезы, вращающиеся вокруг горизонтальной или вертикальной оси. По расположению шпинделя с фрезой станки бывают горизонтальными (рис. 5,а) или вертикальными (рис. 5,6).
Некоторые виды работ, выполняемые на фрезерных станках, показаны на рис. 6. На рис. 6, б показано фрезерование горизонтальной плоскости цилиндрической фрезой. Для обработки одновременно двух перпендикулярных поверхностей применяют фрезы с расположением режущих зубьев не только по цилиндрической, но и по боковой поверхностям (рис. 6,д). Фрезерование поверхностей со сложным контуром осуществляется специальными фасонными фрезами (рис. 6,в). Две параллельные плоскости можно фрезеровать набором фрез, как показано на рис. 6, е.
К группе фрезерных станков относятся также копировально-фрезерные станки. Фрезеруя деталь, 19
Рис. 6. Примеры работ, выполняемых иа фрезерных станках:
а — отрезание дисковой отрезной фрезой;
б — фрезерование плоскости цилиндрической фрезой;
в — фрезерование фасонной поверхности фасонной фрезой;
г — фрезерование плоскости торцовой фрезой;
д — фрезерование уступа дисковой трехсторонней фрезой;
е — фрезерование набором двух дисковых трехсторонних фрез;
яс— фрезерование паза концевой фрезой;
з — фрезерование паза дисковой фрезой;
и — фрезерование зубьев зубчатого колеса;
к — фрезерование винтовых каиавок
станок автоматически воспроизводит профиль копира. Щуп движется по поверхности копира, и фрезерная головка в точности повторяет все движения щупа. Таким образом фреза обрабатывает деталь того же профиля. Такие станки применяются для изготовления деталей сложной формы (например, лопаток турбин, различных штампов, фигурных деталей автомобилей и самолетов), что значительно упрощает, ускоряет и удешевляет их производство.
Рассмотрим работу копировально-фрезерного станка на простейшей принципиальной схеме 20 (рис. 7). Слева на вертикальной стойке 1, в ниж-

Схема копировально-фрезерного станка
Рис. 7.
ней части вверх и вниз движется следящее устройство 2 с щупом 3. Выше по той же стойке движется шпиндельный узел 4 с фрезой 5, повторяющей вертикальные движения следящего устройства. Щуп, а также шпиндель с фрезой перемещаются одновременно на строго одинаковое расстояние. Между следящим устройством и шпиндельным узлом находится особое передающее устройство (не показанное на рисунке), которое и заставляет режущий инструмент в точности повторять движения щупа. Устройства эти бывают различными: гидравлическими, электрическими и др.
В левой части станка находится вторая вертикальная стойка 6. В ее нижней части напротив щупа установлен копир 7, а напротив фрезы — обрабатываемая деталь 8. Как же происходят движения при копировании? Следящее устройство с щупом и шпиндельный узел с фрезой движутся вертикально вверх с одинаковой скоростью — щуп вдоль копира, а фреза вдоль детали. При этом щуп все время прижимается пружиной к поверхности копира. В соответствии с этим щуп получает горизонтальное движение — он то отжимается поверхностью копира вправо, то действием пружины 21
подается влево. Эти движения щупа вправо и влево воздействуют на передающее устройство, которое вызывает точно такие же горизонтальные перемещения шпинделя и фрезы. При этом фреза снимает с детали то более толстый, то более тонкий слой металла, в результате чего деталь приобретает форму копира.
Таким образом, при движении щупа по копиру происходит разложение криволинейного движения на две составляющие: вертикальную и горизонтальную. При движении фрезы по детали эти два составляющих движения снова складываются в одно по такой же сложной кривой. Когда нужно обработать плоскую фасонную деталь, этих двух взаимно перпендикулярных движений достаточно. При объемном копировании, когда кривизна поверхности детали имеет измерения не только в длину и в ширину, но и в высоту, необходимы не два, а три взаимно перпендикулярных движения частей станка. Если на показанной схеме стол станка и левая стойка вместе с копиром и деталью могут двигаться еще перпендикулярно к плоскости рисунка, то это и даст третье перпендикулярное направление движения. Взаимное движение между щупом и копиром, фрезой и деталью будет происходить в этом третьем направлении.
Плоскошлифовальные станки в своем большинстве по характеру рабочих движений и производимых работ подобны строгальным и фрезерным станкам и отличаются от них характером применяемого инструмента (шлифовального круга) и качеством обрабатываемой поверхности. Работа плоскошлифовальных станков разделяется на два органа движения.
В первом заложено в основе возвратно-поступательное движение рабочего стола с обрабатываемой деталью при поперечном перемещении вращающегося шпинделя с шлифовальным кругом.
Во втором случае рабочий стол совершает вращательное движение на вертикальной оси при поперечном перемещении шпинделя шлифовального 22 круга.
Обработка тел вращения
Значительное количество деталей механизмов и машин имеет форму тел вращения. Эти детали обрабатывают на станках, у которых главное движение — вращательное. Такими станками является группа токарных станков: токарные (рис. 8), револьверные, карусельные и др.
Токарно-винторезный станок модели 1К62	Рис. 8.
Исполнительные органы токарных станков сочетают поступательное и вращательное движения. В отличие от фрезерования, здесь вращательное движение совершает деталь со шпинделем станка, поступательное движение — инструмент (резец), установленный на суппорте, причем вращение детали является главным движением резания, а поступательное движение инструмента — подачей.
Разнообразные виды токарных работ выполняются различными сочетаниями основного вращательного движения детали с продольной или поперечной подачей инструмента. При обычном обтачивании цилиндрических поверхностей применяется 23
Рис. 9. Схемы обработки конических поверхностей на токарных станках:
а — при повороте верхней части б — с помощью копировальной суппорта;	лннейки
лишь продольная подача без поперечной. При обтачивании торцовых поверхностей, наоборот, применяется лишь поперечная подача без продольной. На токарных станках производят и более сложные работы, при которых вращение детали сочетается как с продольной, так и с поперечной подачей инструмента. Таковы некоторые способы обтачивания 24 фасонных поверхностей.
При обтачивании конических поверхностей способом поворота верхней части суппорта движение резца осуществляется верхним суппортом под углом относительно оси вращения обрабатываемой детали (рис. 9,а). Такое движение инструмента (резца) в сущности является равнодействующим, образующимся от сложения двух взаимно перпендикулярных движений продольной и поперечной подач. При этом угол поворота направляющих, соответствующий нужному углу конусности детали, может быть большим или меньшим, в зависимости от угла поворота суппорта.
Сочетание продольной и поперечной подач яснее видно при обтачивании конусов по копиру (рис. 9,6). На станке устанавливают конусную копировальную линейку, наклоненную под углом, соответствующим заданному углу конуса. Вдоль линейки движется ползун, связанный с суппортом.
При движении вдоль станка суппорт увлекает ползун в продольном направлении. Но движение ползуна связано с линейкой. Поэтому ползун, двигаясь вдоль нее, вызывает движение верхней части суппорта в поперечном направлении. В результате происходит сложение двух взаимно перпендикулярных движений подачи — продольной и поперечной, поэтому резец движется по диагонали параллелограмма, направленной под заданным углом обтачиваемого конуса.
Сложение продольной и’поперечной подач происходит при более сложном обтачивании фасонной поверхности. Небольшие по длине поверхности такой формы можно обтачивать специальными фасонными резцами, но они сложны и дороги. Чаще применяется обработка с помощью копиров. Копир в этих случаях имеет профиль, соответствующий заданному профилю поверхности обрабатываемой детали. Суппорт сообщает ползуну копира движение в продольном направлении; ползун, направляемый копиром, перемещает верхний суппорт с резцом. Поперечные смещения осуществляются не в одну сторону и не под постоянным углом (как это было при обработке конусов), а более сложно, в соответствии с профилем копира. Продольные
25
и поперечные подачи выполняются по закону параллелограмма. Соотношение слагаемых в этом параллелограмме движений — переменное. В результате этих движений деталь получает сложную фасонную поверхность.
Развитие токарных станков привело к созданию многорезцовых станков, обтачивающих детали не одним, а одновременно несколькими резцами, выполняющими различные операции. Многорезцовые станки часто имеют два суппорта — один с продольной подачей, а другой с поперечной, каждый из которых работает несколькими резцами (рис. 10). В то время как одни резцы обтачивают цилиндрические поверхности одного диаметра ступенчатого валика, другие подрезают боковые стенки уступов и торцы детали.
Одношпиндельные многорезцовые токарные станки (рис. 11) часто работают как полуавтоматы, т. е. рабочий лишь снимает готовые детали и устанавливает новые заготовки, а все остальные движения станок выполняет автоматически. При этом механизмы станка производят не только рабочие ходы, но и необходимые вспомогательные движения.
К группе токарных станков относятся и токарно-револьверные станки (рис. 12). Важнейшей частью этих станков является поворотная револьверная головка (рис. 13), в гнездах которой установлено несколько различных режущих инструментов. Один из них находится в рабочем положении и направлен в сторону обрабатываемой детали. Когда один инструмент заканчивает работу, револьверная головка отходит назад, поворачивается, и в рабочую позицию становится другой инструмент для выполнения следующей очередной операции. Головка поворачивается последовательно на дальнейшие операции, пока не будет выполнен весь рабочий цикл. Таким образом, станок позволяет выполнять разнообразные работы в требуемой последовательности операций. На револьверных станках производятся разнообразные операции: обтачивание, растачивание, работа фасонными резца-26 ми, нарезание резьб, сверление и т. д. В обычных
Схема обработки ступенчатого шкива на токарном	Рис. 10.
многорезцовом станке
Многорезцовый полуавтомат модели 1731
Рис. 11.
токарно-револьверных станках движением головки управляет рабочий, в автоматах же весь сложный цикл движений автоматизирован, что значительно повышает производительность работы.	27
Поперечный суппорт
Редольдерная голодно
Рис. 12. Токарно-револьверные станки с вертикальным (а) и горизонтальным (б) расположением оси револьверной головки
Положение револьверной головки бывает различным. В одних станках головка и установленные в ней инструменты расположены горизонтально и поворачиваются вокруг вертикальной оси 28 (рис. 13,а), в других — головка вращается в вер-
Револьверные головки;
а — с вертикальной осью вращения;
Рис. 13.
б — с горизонтальной осью вращения
тикальной плоскости вокруг горизонтальной оси (рис. 13,6), причем инструменты устанавливаются на торце головки. Во многих токарно-револьверных станках кроме револьверной головки имеется суппорт поперечной подачи (см. рис. 12,а), выполняющий обработку одновременно с инструментами головки.
Револьверные головки значительно повышают производительность станков, но у них есть недостаток: в то время как один из инструментов работает, все остальные не используются. В этом отношении более совершенными и производительными являются такие станки, в которых все инструменты, выполняющие цикл последовательных операций, все время производят работу. Это осуществляется в станках, обрабатывающих не одну деталь, а одновременно несколько. Таковы многошпиндельные токарные автоматы и полуавтоматы.
Автомат (рис. 14) имеет от 4 до 12 шпинделей, на каждом из которых установлены вращающиеся заготовки. Шпиндели связаны друг с другом в одно целое и образуют шпиндельный блок, поворачивающийся вокруг общей оси.	29
Рис. 14. Шестишпиндельный прутковый автомат
Многошпиндельные автоматы бывают горизонтальные и вертикальные. В горизонтальных автоматах шпиндели и детали расположены горизонтально и шпиндельный блок поворачивается вокруг горизонтальной оси. Суппорты с инструментами совершают продольную и поперечную подачи. В вертикальных полуавтоматах шпиндели с деталями расположены вертикально и вращаются вокруг вертикальной центральной оси станка. Суппорты с инструментами движутся вверх и вниз. На горизонтальных автоматах обрабатываются мелкие детали, а на вертикальных — более крупные. Вертикальные автоматы удобны в обслуживании и занимают меньше площади.
Многошпиндельные токарные автоматы бывают последовательного и параллельного действия. В автоматах последовательного действия шпиндельный блок поворачивается периодически с остановками и шпиндели с деталями переходят из одной рабочей позиции в другую. В таких станках суппорты с инструментами остаются в постоянных рабочих позициях. Они совершают лишь поступательное движение подачи вдоль или поперек, и благо-дая этому инструменты обтачивают деталь по всей заданной длине. В разных позициях последова-30 тельно производятся различные операции. При
каждом повороте блока вращающиеся на своих шпинделях детали подводятся к новым инструментам, выполняющим следующие очередные операции. За полный оборот блока каждая деталь проходит весь цикл обработки, причем несколько деталей проходят все операции — одну за другой. В отличие от револьверных станков периодические повороты совершает здесь не головка с инструментами, а шпиндельный блок с деталями, благодаря чему одновременно работают все инструменты, обрабатывая несколько деталей.
В автоматах параллельного действия суппорты с инструментами и шпиндели с деталями в процессе обработки находятся напротив друг друга. Каждая деталь обрабатывается только одним суппортом. Автомат представляет собой как бы соединение нескольких одношпиндельных станков, одновременно обрабатывающих несколько деталей. Такие автоматы производительнее автоматов последовательного действия, но операции, производимые на них, проще и число операций меньше. При этом методе каждый суппорт производит только одну операцию, одновременно обрабатывая все детали за один оборот блока. Есть станки, в которых сочетаются последовательная и параллельная обработки.
По степени автоматизации различают многошпиндельные токарные полуавтоматы и автоматы. В первых станок выполняет последовательные операции обработки деталей, а рабочий устанавливает заготовки и снимает готовые детали. В автоматах станок сам производит весь процесс. Автоматические устройства снимают готовые детали и совершают очередное перемещение, установку и закрепление прутка или штучных заготовок.
В полуавтоматах (рис. 15) одна из позиций шпиндельного блока является загрузочной, обработка на ней не производится, а только снимаются готовые детали и устанавливаются заготовки.
В полуавтоматах последовательного действия блок со шпинделем в загрузочной позиции (как и в других) останавливается, что облегчает смену заготовок. В полуавтоматах параллельного
31
Рис. 15. Схема вертикального шестишпиндельного полуавтомата
действия шпиндельный блок продолжает медленно вращаться, и заготовки приходится сменять «на ходу». Для облегчения труда рабочего заготовки закрепляются автоматически.
На многошпиндельных автоматах заготовкой для деталей служат прутки или штучные заготовки (отливки и поковки). В прутковых автоматах после обработки и отрезки предыдущей детали подается и зажимается новая часть прутка. Пруток подается по трубе и конец его зажимается. Трубы с несколькими прутками поддерживаются кольцами, которые на стойках поворачиваются вместе со шпиндельным блоком. Штучные заготовки в автоматах подаются из магазина по лотку и различными устройствами
(в зависимости от формы детали) устанавливаются на шпинделе и зажимаются на нем.
Токарная обработка применима при горизонтальном и при вертикальном положении оси шпинделя и детали. Тяжелые заготовки трудно устанавливать и закреплять на токарном станке с горизонтальной осью вращения, поэтому были созданы станки, у которых заготовка закрепляется на горизонтальной планшайбе и вращается вокруг вертикальной оси. При таком положении продольная подача инструментов происходит в вертикальном направлении, а поперечная — в горизонтальном. Эти станки называются карусельными (рис. 16). На заводах тяжелого машиностроения карусельные станки достигают гигантских размеров и на них обрабатывают детали диаметром до 20 м и весом . 32 в сотни тонн.
Карусельный станок
Рис. 16.
Для повышения производительности станка обработка на нем производится одновременно несколькими резцами с разных суппортов. Для обтачивания боковых цилиндрических поверхностей станок имеет один или несколько боковых суппортов, движущихся вверх или вниз по направляющим вертикальных стоек, — с одной или с двух сторон. Обтачивание торцовой поверхности ведется сверху, с одного или двух суппортов, движущихся вдоль верхней горизонтальной перекладины (траверсы). Если надо растачивать внутренние стенки полой детали, эти суппорты могут иметь и вертикальную подачу.
Широкое применение имеют расточные станки (рис. 17), на которых главным образом обрабатываются внутренние поверхности деталей. В отличие от токарных станков, в расточных вращаются не детали, а резцы, установленные на шпинделе. Поступательное движение подачи производит как 33
2—818
Рис. 17. Горизонтально-расточной станок
инструмент, так и деталь, установленная на столе станка.
Расточной станок имеет горизонтальную станину. Вдоль нее движется рабочий стол с салазками, на котором закрепляется обрабатываемая деталь. На одной из двух стоек имеется шпиндельная коробка с выдвигающимся шпинделем, на котором закрепляется инструмент. Если приходится растачивать на значительном расстоянии от стойки, то резец устанавливается на длинной борштанге, вставленной в шпиндель, причем конец броштанги поддерживается подшипником-люнетом другой стойки, расположенной на противоположном конце станины. Продольную подачу выполняет стол с деталью или шпиндель с борштангой.
Кроме шпинделя, на шпиндельной коробке имеется также вращающаяся планшайба, по которой от центра к периферии, или наоборот, движется суппорт с резцом. Это дает возможность обтачи-34 вать наружную торцовую поверхность деталей (при
выключенной продольной подаче стола с деталью). Укажем примеры некоторых работ на расточных станках.
1.	Растачивание двух отверстий, расположенных на одной оси, двумя резцами, установленными в соответствующих местах на вращающейся борштанге,
Схема обработки детали	Рис. 18.
резцами, закрепленными на планшайбе и борштанге
при продольной подаче сто-
ла с деталью.
2.	Обтачивание торца при поперечном движении суппорта с резцом по планшайбе, без продольной подачи.
3.	Обтачивание наружной цилиндрической поверхности детали резцом, установленным на план-, шайбе, при перемещении стола или шпинделя.
4.	Подрезка торца с суппорта планшайбы и растачивание выточки борштангой (рис. 18), которая для этого получает не только вращательное, но и поступательное движение вдоль выточки.
Шлифовальные станки предназначены для чистовой обработки деталей — удаления неровностей, остающихся после предварительной обработки резцами, фрезами и другим металлорежущим инструментом. Эта обработка осуществляется вращающимися шлифовальными кругами, на поверхности которых выступают мелкие, твердые и острые абразивные зерна. В станках для плоского шлифования (рис. 19) вращение круга сочетается с поступательной подачей детали. Станки же для шлифования цилиндрических поверхностей по характеру движений своих исполнительных органов близки к станкам токарного типа.
Деталь, установленная в патроне или в центрах, вращается и обрабатывается вращающимся шлифовальным кругом (рис. 20). Эти вращательные
движения сочетаются с поступательным продоль- _г ной подачи. При шлифовании крупных и тяжелых
2*
Рис. 19. Плоскошлифовальный станок
Рис. 20. Круглошлифовальный станок
деталей продольная подача осуществляется движением шлифовального круга вдоль детали. При шлифовании же деталей меньшей величины продольно 36 движется не круг, а стол станка со шпинделем и
Внутришлифовальный станок
Рис. 21.
Бесцентрово-шлифовальный станок	Рис. 22.
вращающейся на нем деталью. Вращение шлифовального круга является здесь главным движением резания (более медленное же вращение детали является круговой подачей). Шлифовальная бабка 37
с кругом имеет еще поперечную подачу на величину снимаемого слоя металла.
В станках для внутреннего шлифования отверстий (рис. 21) деталь устанавливается на шпинделе передней бабки и совершает лишь вращательное движение, причем шлифовальный круг на шпинделе шлифовальной бабки вводится в полость отверстия. Шлифовальный шпиндель вместе со столом станка совершает продольное возвратно-поступательное движение. При шлифовании здесь сочетаются три движения: вращение шлифовального круга, его продольное поступательное движение вдоль отверстия и вращение детали. При этом шлифовальный шпиндель с кругом смещен в сторону на требуемый радиус оси шлифуемого отверстия. Благодаря вращению детали стенки отверстия равномерно шлифуются со всех сторон.
Своеобразны рабочие движения у бесцентровых шлифовальных станков (рис. 22). Кроме обычного шлифовального (рабочего) круга, на станке установлен еще второй — ведущий круг. Цилиндрическая деталь, вращаемая ведущим кругом, обрабатывается шлифовальным кругом. Здесь не требуется никакой особой установки и закрепления деталей, что очень упрощает работу и повышает производительность. Деталь лишь опирается на находящуюся снизу подставку — нож. Ось ведущего круга установлена под углом (от 3 до 7°) к оси шлифовального круга и поэтому детали сообщается продольное перемещение.
Обработка винтовых поверхностей
Винты, червяки и другие детали с винтовой поверхностью находят широкое применение в машиностроении. Прежде чем изложить методы их изготовления, необходимо уточнить, что представляет собой винтовая линия. Она образуется от сложения двух движений: прямолинейного (поступательного) и вращательного. Если какая-нибудь точка вращается вокруг оси и в то же время движется вдоль нее, то траектория движения этой точки образует винтовую линию.
38
Схема образо- Рис. 23. вания винтовой линии
Если вырезать из бумаги прямоугольный треугольник АВС (рис. 23) и обернуть его вокруг цилиндра так, чтобы его катет АВ, равный развернутой окружности цилиндра, уложился на ней, то гипотенуза АС образует винтовую линию — один ее виток. Винты характеризуются шагом / и углом подъема винтовой линии. Шаг t — это расстояние между двумя соседними витками той же нитки; его образует верти
кальный катет ВС данного треугольника. Угол а зависит от шага и диаметра d окружности: чем больше шаг, тем больше угол, а чем больше диаметр окружности, тем угол меньше.
Винты бывают с одной ниткой или с двумя, тремя и больше (многозаходные), т. е. вокруг цилиндра как бы обернуто два или три треугольника. Причем начало таких винтовых линий (их заходы) расположены друг от друга на ’/г или 1/3 окружности торца и расстояния между соседними нитками по длине многозаходного винта равны '/2 или !/з шага одной и той же нитки. Отклонение разьбы по шагу понимается как разность между действительным и теоретическим шагом. Что касается источников возникновения отклонений от заданного винтового шага, то это относится к кинематической неточности цепи резьбойарезания, вызывающей нарушения отношения скоростей поступательного и вращательного движений.
Винты и другие винтовые (резьбовые) детали изготовляют на различных станках: токарно-винторезных, револьверных, универсально-фрезерных (с особыми устройствами), резьбошлифовальных и на специальных резьбообрабатывающих.
Во всех этих случаях необходимо сочетание поступательного и вращательного движений рабочих органов.
На токарных станках резьба нарезается различными инструментами: резьбовыми резцами, 39
Рис. 24. Схема нарезания резьбы на токарном станке гребенками с несколькими режущими зубьями (уменьшающими число проходов), плашками и более сложными самораскрывающимися винторезными головками. Внутренняя резьба в отверстиях нарезается резцами и метчиками.
При нарезании резьбы резцом продольная подача на один оборот шпинделя равна шагу винта. При этом у разных винтов шаг бывает различным, и при наладке станка надо точно установить продольное перемещение суппорта с инструментом на каждый оборот детали. При нарезании резьбы подача суппорта производится от ходового винта, который вращается от вала шпинделя через несколько пар зубчатых колес (рис. 24).
Подача суппорта (шаг резьбы) зависит от скорости вращения ходового винта: чем больше число его оборотов в минуту, тем с большей скоростью движется суппорт, тем больше шаг (при одинаковой скорости вращения детали). Поэтому наладка станка для нарезания резьбы сводится к тому, чтобы установить заданное отношение скоростей поступательного и вращательного движений.
На универсально-фрезерных станках с делительной головкой фрезеруются винтовые поверхности различных деталей: зубчатых колес со спиральными зубьями, канавок спиральных сверл, располо-40 женных по винтовым линиям, и др. Здесь оба нуж-
ных составляющих движения — поступательное вдоль оси винтовой линии и вращательное вокруг нее — производятся деталью по отношению к фрезе. Фреза не совершает поступательного движения, но выполняет вращательное движение резания.
На столе станка устанавливается делительная головка, с помощью которой осуществляется вращательное движение детали. Поступательное движение вдоль оси винтовой линии выполняется продольной подачей стола совместно с делительной головкой и закрепленной деталью. От сложения этих двух движений и работы фрезы образуется винтовая линия. Рабочий стол универсальнофрезерного станка может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Для фрезерования винтовых поверхностей стол с деталью поворачивают на угол, соответствующий углу подъема винтовой линии.
Оба движения — как поступательная подача стола, так и вращение шпинделя головки передаются от ходового винта стола, через зубчатые колеса. Чтобы получить винтовую поверхность с заданной точностью шага, устанавливается определенное соотношение скоростей вращения детали и подачи стола.
На универсально-фрезерном станке можно также обработать многозаходную резьбу. Для этого используется делительная головка, установленная на рабочем столе станка. Перед фрезерованием каждого нового захода она поворачивает установленную в ней деталь на строго заданную часть оборота — для двухзаходного винта на */2 оборота, для трехзаходного на ’/з и т. д. Благодаря этому нитки винта по всей их длине фрезеруются в точности на нужном и неизменном расстоянии одна от другой.
Существуют и специальные фрезерные станки, предназначенные для обработки только винтовых поверхностей. Разработано несколько способов фрезерования резьбы. Наиболее распространено фрезерование резьбы однониточной дисковой фрезой. Здесь рабочим инструментом служит дисковая фреза, профиль которой соответствует профилю
41
впадины резьбы. При этом способе фрезерования деталь вращается и подается вдоль оси со скоростью, равной одному шагу резьбы на один оборот.
Можно фрезеровать резьбу и многониточной фрезой с кольцевыми нитками. Ширина такой фрезы 25—80 мм. Профиль фрезы состоит из ряда чередующихся выступов и впадин, по форме и размерам соответствующих впадинам и выступам фрезеруемой резьбы.
Расстояние между смежными выступами равно шагу резьбы. Работа многониточной фрезой ведется с поперечной подачей (врезанием). Фрезе вначале сообщается поперечная подача до полного врезания ее на всю высоту профиля резьбы. При этом деталь медленно вращается и после полного врезания фрезы совершает один оборот, перемещаясь вдоль оси на один шаг, после чего резьба оказывается полностью готовой. Таким образом достигается высокая производительность этого способа работы.
Для изготовления простых винтовых поверхностей все шире применяется метод накатывания. Резьба образуется пластической деформацией (выдавливанием) менее мягкого металла, с помощью более твердых инструментов, на поверхности которых нанесен профиль, соответствующий профилю резьбы. Для этой цели применяют плоские плашки — одну неподвижную, а другую совершающую возвратно-поступательное движение. Между плашками взад и вперед катается заготовка. При другом способе деталь вращается между двумя накатными роликами. Метод накатки резьбы во много раз производительнее резания, металл не идет в стружку, а прочность резьбы повышается.
При обработке резьб повышенной точности они после нарезания дополнительно шлифуются на резьбошлифовальных станках. Резьбу шлифуют или тонким дисковым кругом, установленным наклонно к оси винта, или широким кругом, поверхность которого имеет форму многониточнргр винта.
42
Обработка зубчатых колес
В современных машинах (например, в автомобилях, тракторах, металлорежущих станках) применяется огромное количество зубчатых колес различной формы и размеров. Изготовление их — трудоемко, так как каждый зуб зубчатого колеса имеет сложный эвольвентный профиль, необходимый для зацепления с другим колесом. Для обработки зубчатых колес созданы различные зубообрабатывающие станки, отличающиеся высокой производительностью.
Их исполнительные органы совершают весьма сложные и точные движения.
Существует два метода нарезания зубчатых колес: копирование и обкат (огибание). При копировании профиль зубообрабатывающего инструмента имеет профиль впадины зуба. Этот метод — малопроизводительный, и точность нарезанных колес невысока. Поэтому более распространенным является второй — метод обката. При этом методе взаимное движение инструмента и детали в процессе ее изготовления воспроизводят взаимные движения двух зацепленных друг с другом зубчатых колес.
На зубодолбежных станках обрабатывают зубчатые колеса методом обката (рис. 25,а). Режущим инструментом является вертикально движущийся долбяк, нижняя часть которого имеет форму зубчатого колеса с режущими кромками на зубьях.
Рядом с долбяком установлена заготовка нарезаемого колеса. Чтобы прорезать в ней зуб, долбяк движется поступательно сверху вниз. При этом он несколько смещается в сторону заготовки и поэтому врезается в нее. Одновременно с этим долбяк и заготовка вращаются так же, как два колеса, находящиеся в зацеплении. От сочетания этих движений режущая кромка долбяка обкатывается по нарезаемому зубу заготовки, а от этого зуб получает заданный профиль. Заготовка, каждый раз после полного оборота, подается на долбяк до обработки полного профиля зуба.
43
Рис. 25. Нарезание зубчатых колес:
а — долбяком; б — фрезой; в — рейкой
Чтобы долбяк при своем обратном холостом движении вверх не касался заготовки, она после каждого рабочего хода долбяка отходит от него, а после его холостого хода снова возвращается в рабочее положение.
По методу обката работают и зубофрезерные станки (рис. 25,6). Инструментом здесь является червячная фреза, режущие зубья которой расположены по винтовым линиям. Ось заготовки расположена вертикально, а ось фрезы наклонена под углом (к горизонтали), равным углу подъема винтовой линии зубьев фрезы. Во время резания фреза и заготовка вращаются, отчего и происходит обкатывание, подобное взаимному движению зубьев двух зацепленных колес. Скорость вращения заготовки должна быть согласована со скоростью фрезы так, чтобы за время одного оборота фрезы заготовка поворачивалась на определенное число зубьев (в зависимости от числа зубьев зубчатого колеса и заходов фрезы). Кроме того, фреза перемещается сверху вниз, т. е. вдоль нарезаемых зубьев, чтобы при каждом следующем обороте заготовки ее зубья прорезались все дальше по их длине.
Для изготовления зубчатых колес методом обката применяются также зуборезные гребенки, похожие по своей форме на зубчатые рейки (рис. 25,в). Между инструментом и заготовкой происходит здесь взаимное движение, подобное дви-44 жению между рейкой и зубчатым колесом в меха-
низмах для превращения вращательного движения в поступательное. Гребенка совершает возвратно-поступательное движение вниз и вверх (рабочее и холостое). Заготовка медленно вращается и в то же время движется поступательно вдоль гребенки.
В результате этих движений и происходит обкатывание, при котором режущие кромки гребенки вырезают зубья зубчатого колеса. При этом скорости обоих движений согласованы так, чтобы за время перемещения на один зуб гребенки заготовка поворачивалась на один нарезаемый зуб колеса. Вращающаяся заготовка подает к зубьям гребенки новые участки своей поверхности для нарезания следующих зубьев. Гребенка после каждого рабочего хода вниз отходит от заготовки, совершает обратный холостой ход вверх, а затем возвращается в рабочее положение.
Для массового производства зубчатых колес иногда применяют зубодолбежную многорезцовую головку, работа которой основана на методе копирования. Зубчатое колесо обрабатывается одновременно многими резцами — по числу нарезаемых зубьев. Резцы расположены вокруг заготовки и установлены в горизонтальной плоскости. Заготовка движется вниз и вверх, отчего и происходит срезание стружки. Резцы совершают подачу со всех сторон к заготовке, на глубину впадин между нарезаемыми зубьями. Режущие части каждого резца имеют профиль впадины зуба.
Обработка деталей на агрегатных станках и автоматических линиях
Одним из способов повышения производительности труда является обработка деталей на агрегатных станках и автоматических линиях.
Металлорежущие станки, предназначенные для выполнения одной определенной операции и собранные из набора различных нормализованных укрупненных узлов (агрегатов), называются агрегатными станками.
45
Рис. 26. Агрегатный станок
Такие станки в основном компонуются из уже готовых агрегатов. Благодаря этому уменьшаются сроки и стоимость их изготовления, гарантируется работоспособность, упрощается обслуживание, ремонт и частичная замена отдельных элементов.
Агрегатный станок состоит из станины (рис. 26), одной или нескольких силовых головок, обеспечивающих подачу инструмента, рабочих органов, несущих инструменты и заготовки, с их зажимными и направляющими устройствами и приводами, системы управления и др.
Станины служат основаниями, на которых монтируются агрегаты, узлы и детали станка. В качестве агрегатов для обеспечения поступательного движения инструментов применяются самодейст-46 вующие суппорты или силовые головки, включаю
щие также привод вращательного движения инструмента. Наиболее распространенный при сверлильно-расточных, фрезерных и токарных работах цикл поступательных движений состоит из быстрого подвода одной или двух ступеней рабочих подач, остановки и быстрого отвода.
Комплект силовых головок подбирается в соответствии с теми операциями, которые включены в технологический процесс обработки той или другой детали, причем головки располагаются в определенной последовательности для этих операций. Когда же нужно обрабатывать новую деталь, то из тех же стандартных силовых головок легко собирается другой агрегатный станок с иной комбинацией и расположением головок, необходимых для нового технологического процесса.
В состав агрегатных станков, кроме головок, входят и другие типовые узлы: станина, подвижный стол, на котором устанавливаются детали и передвигаются от одной силовой головки к другой.	<
На многих станках применяются круглые, кольцевые столы, вращающиеся вокруг центральной колонны.
На центральной колонне, напротив каждой рабочей позиции вертикально установлены силовые головки. Кроме них, вокруг стола часто устанавливаются еще горизонтальные головки. Поэтому в той же позиции деталь может обрабатываться одновременно с разных сторон двумя головками: вертикальной и горизонтальной.
От отдельных агрегатных станков и автоматов станкостроители пришли к созданию целых систем станков — автоматических линий, состоящих из многих станков. В автоматических станочных линиях осуществляется важнейший принцип передовой техники — полная и комплексная механизация и автоматизация производства. В линиях автоматизированы не только основные операции обработки деталей, но и вспомогательные — транспортирование деталей между операциями, между станками и их установка на каждом очередном станке (рис. 27). Особую роль играют средства межопе-
47
Рис. 27. Автоматическая линия
рационного транспорта (транспортеры, конвейеры), которые связывают станки в автоматической линии.
Автоматические станочные линии освобождают большое число рабочих от необходимости работы на станках и изменяют самый характер их труда, заключающийся в управлении автоматическим производством.
Линии строятся и компонуются в соответствии с технологическим процессом обработки данной детали в наилучшей, рациональной последовательности операций.
В вассовом производстве в них осуществляется движение и обработка однородных деталей непрерывным потоком с очень высокой производительностью.
Линии составляются или из универсальных станков, оснащенных специальными приспособле-48 ниями для автоматической установки деталей, или
из нормализованных узлов — силовых головок, выполняющих те или другие отдельные операции.
Каждая из головок имеет свой исполнительный орган с инструментами, самостоятельный привод и несложный передающий механизм. Благодаря нормализации таких узлов, из них можно подбирать любое сочетание операций и располагать их в требуемой последовательности, в соответствии с данным технологическим процессом.
При изменениях процесса обработки можно легко перестраивать линию, изменять подбор и расположение головок. Таким образом, хорошо сочетаются два важных принципа автоматизации: разделение сложного процесса обработки на составляющие его простые операции, и соединение, концентрация, комбинирование этих операций в одном агрегате.
Для перемещения деталей по линии применяются транспортеры разнообразных типов. Небольшие детали простой формы транспортируют с помощью лотков, желобов или труб, по которым движутся детали. В более сложных транспортерах основной частью служит продольная штанга, на которой крепятся устройства для захвата и продвижения деталей. Штанга совершает движения вперед и назад, причем детали на таких транспортерах продвигаются не непрерывно, а отдельными «шагами». Поэтому такие транспортеры называют шаговыми. В одних транспортерах при прямом движении штанги из нее под действием пружин поднимаются собачки, которые упираются в детали и толкают их вперед (рис. 28,а). При обратном движении штанги собачки отклоняются деталями. В других шаговых транспортерах каждая деталь с обоих сторон захватывается упорами (флажками), выступающими из штанги (рис. 28,6). Такой транспортер обеспечивает более точную подачу деталей, но для их освобождения из промежутков между флажками требуется более сложное движение штанги — ее поворот.
Имеются грейферные транспортеры (рис. 28,s), которые захватывают детали, поднимают их и про-
49
Рис. 28. Схемы транспортеров:
а — с собачками; б — с флажками; в — грейферный; г — цепной
носят вперед на некоторой высоте и опускают на следующей позиции. В цепных транспортерах вместо штанги основой служит бесконечная цепь и детали на них движутся непрерывно (рис. 28,г).
Применяют также гравитационные, самотечные транспортеры, в которых для продвижения деталей используется их. собственный вес. Детали спуска-50 ются к очередному станку по наклонному жело-
бу, иногда зигзагообразной формы с Несколькими поворотами. Под действием собственного веса детали поступают на рабочие позиции. Пройдя обработку, они попадают на элеватор, снова поднимающий их на нужную высоту, откуда они тоже под действием собственного веса поступают к следующему станку.
Такой способ удобен для транспортирования цилиндрических деталей, например колец подшипников.
Большое значение имеет взаимное расположение транспортера и станков. В одних автоматических линиях транспортер проходит непосредственно через рабочую зону станков и подает в нее детали. Он как бы встроен в станочную линию. Это значительно упрощает перенос деталей с транспортера в рабочие позиции и их установку, а затем подачу обратно на транспортер. Такие линии можно строить из агрегатных узлов. Если линия состоит из универсальных станков, то транспортер нередко приходится выносить в сторону от станков и прокладывать на некотором расстоянии от зон обработки.
В этих линиях значительно осложняется перенос деталей с транспортера на каждый станок и обратно — в направлении, поперечном к основному транспортеру, и для этого необходимы дополнительные устройства.
При полной и комплексной механизации и автоматизации машиностроения важнейшее значение имеет установка деталей на каждом очередном станке и снятие их после обработки. В автоматических линиях эти операции тесно связаны с работой транспортера. Автоматически производится целый цикл операции: перенос деталей транспортером в зону обработки; установка их в рабочую позицию; зажим в ней; разжим; съем со станка; перенос обратно на транспортер. Для этого применяются разнообразные и, нередко, сложные приспособления и механизмы. Выбор их зависит от формы той или другой детали. Устройства прежде всего бывают двух основных типов: для деталей, которые во время обработки (сверления, фрезеро-
51
вания и др.) должны оставаться неподвижными; для цилиндрических деталей, которые подвергаются токарной обработке и должны вращаться (валов, колец).
Автооператор захватывает на транспортере очередной валик или кольцо, переносит его на станок и точно устанавливает в центрах или в патроне.
Очень важно правильно ориентировать каждую деталь и устанавливать ее на станке в положении, удобном для обработки. Уже на транспортере или при передаче на станок детали автоматически устанавливаются в заданном положении, на определенной базовой поверхности. В полее сложных случаях они при движении вдоль линии поворачиваются и обрабатываются в разных позициях.
Во многих линиях детали сложной формы заранее устанавливаются и закрепляются на особых приспособлениях-спутниках, вместе с которыми они проходят вдоль всей линии, устанавливаются на каждом станке, если необходимо, — поворачиваются и пр.
В конце линии готовые детали снимаются с приспособлений-спутников, которые возвращаются в начало линии. Для этого требуется более сложный транспортер с обратной ветвью (внизу или сбоку), на которую передаются освободившиеся приспособления-спутники и которая перемещает их в противоположном направлении.
В автоматических линиях очень важен общий ритм работы всей линии. Это значит, что на всех ее участках поток деталей должен продвигаться вперед равномерно, с одинаковой скоростью. Иначе, на некоторых участках могут возникнуть простои, а в других — образоваться заторы в потоке деталей, отчего нарушится работа всей линии. Это происходит от того, что на одних операциях затрачивается больше времени, чем на других. Чтобы выровнять скорость потока и обеспечить единый ритм в работе всей линии, приходится принимать меры.
Можно регулировать скорость обработки на 52 разных участках — увеличивать ее в более трудо-
Схема параллельной ветви в автоматической линии	Рис. 29.
емких операциях, ставить для них более производительные станки. Нередко для таких более трудоемких операций ставятся параллельно два или большее число станков или силовых головок, причем линия в этих местах расходится на несколько параллельных ветвей. Если одна операция в потоке требует вдвое больше времени, чем другие, то два параллельно установленных станка пропустят такое же количество деталей за время, вдвое меньшее. Таким образом, ритм работы линии не будет нарушен.
В автоматической линии сочетаются последовательные и параллельные ветви. Для разъединения линии на параллельные ветви нужно особое устройство транспортера. На рис. 29 параллельные ветви с обрабатывающими узлами введены между верхним и нижним транспортерами. Перед разветвленным участком элеватор поднимает детали на верхний распределяющий транспортер. Двигаясь по нему, вперед, они заполняют питатели параллельных вертикальных ветвей, под действием собственного веса опускаются по ним и одновременно обрабатываются. Затем они поступают на нижний собирающий транспортер и по нему продолжают движение вперед. На последующем участке линии снова происходит разветвление, причем число парад- 53
Рис. 30. Схема роторной линии
лельных ветвей здесь больше, так как выполняемая операция еще более продолжительна. В других системах транспортеров применяются стрелочные устройства, в местах как расхождения, так и схождения ветвей.
Для регулирования общего ритма работы и выравнивания скорости потока в автоматические линии вводят также промежуточные магазины или бункера, в которых накопляется некоторый резерв (задел) обрабатываемых деталей. Магазины устанавливают в определенных местах линии так, чтобы в них попадали детали в случае их избытка на данном участке. В случае недостатка деталей на данном участке детали поступают из магазина в линию. Благодаря этому скорость потока на разных участках автоматической линии сохраняется одинаковой.
Существует и другой тип автоматических линий — роторные линии, в которых поступательное движение потока деталей’ по прямой линии заменено движением по кругу (рис. 30). Линия роторов состоит из ряда круговых вращающихся рабочих РР и из расположенных между ними тоже круговых вращающихся транспортных роторов РТ. Первые обрабатывают детали, вторые переносят их с одного рабочего ротора на другой. На каждом рабочем роторе выполняется очередная операция. При переходе деталей с одной роторной машины на другую, третью и т. д. выполняются последова-54 тельные операции всего цикла обработки.
По кругу каждого рабочего ротора расположено несколько позиций, в которых одна за другой устанавливаются обрабатываемые детали (для одной и той же операции). Рядом с каждой деталью установлены обрабатывающие ее инструменты. Рабочий ротор вместе с деталями и инструментами непрерывно вращается, причем установка, обработка и снятие деталей производится «на ходу».
СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ РАБОТЕ НА СТАНКАХ
Силы, действующие при резании металлов
ф Силы, действующие при резании металлов
•	Момент силы
•	О действии и противодействии сил
ф Центробежная сила
ф Ударные нагрузки и вибрации
в станках
ф Трение и значение смазочной жидкости
Детали на металлорежущих станках обрабатывают с помощью режущих инструментов. Режущий инструмент отделяет от заготовки детали стружку. Этот процесс происходит только при приложении к инструменту определенной силы.
Рассмотрим, какова же физическая природа сопротивления резанию, которое оказывает металл заготовки и должен преодолеть режущий инструмент? Металлы, как и все вещества, состоят из мельчайших частиц — молекул и атомов. Частицы эти с большой силой притягиваются друг к другу; это сила сцепления частиц. Чтобы отделить одну часть твердого тела от другой, т. е. разрезать металл или срезать с него стружку, надо преодолеть силы сцепления частиц, а для этого приходится прилагать большую силу.
Тщательные исследования показали, что при резании происходят сложные процессы. Небольшие части металла скалываются и сдвигаются одни по отношению к другим, причем это происходит по определенным плоскостям, под углом к поверхности инструмента. В срезаемом слое сначала возникают внут-
56
ренние напряжения, а когда они становятся больше сил сцепления, наступают сдвиги, смещения. Эти изменения в мельчайшем строении металла тоже оказывают сопротивление резанию.
Кроме сил сцепления, есть и другая причина, создающая сопротивление резанию, — это трение, Оно происходит как внутри металла, между его смещающимися частицами, так и между сбегающей стружкой и режущим инструментом, и между режущим инструментом и поверхностью детали. Все эти сопротивления в сумме требуют больших сил для их преодоления.
Сила резания в большой мере зависит от механических и физических свойств обрабатываемого металла — от его прочности, твердости, пластичности и др.
Прочность — это способность металла сопротивляться разрушению, в частности разрыву. Чем она больше, тем большая сила резания необходима. Если принять за 100% силу резания стали с пределом прочности 30—40 кГ)мм2, то для более прочных сталей потребуется большая сила резания. Например, при пределе прочности 40—50 кГ[мм2 потребуется сила резания, большая на 10%; при 60—70 кГ/Тш2 — на 29%, при 70—80 кГ/мм2 — на 45%, а при 90—100 кГ/мм2 — па 70%.
Твердость — способность металла сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела, в том числе и режущего инструмента. Измеряется она единицами твердости по Бринелю или Роквеллу. Чем больше твердость металла, тем большая сила должна быть приложена к резцу. Так, при токарной обработке деталей из углеродистой стали высокой твердости (НВ 320) сила резания почти в 2 раза больше, чем при точении деталей из мягкой стали с числом твердости НВ 100.
Пластичность — это способность металла изменять свою форму под действием сил, не возвращаясь потом к прежней форме. Такая пластическая деформация происходит в стружке при резании деталей из пластических металлов (стали), и на нее идет часть энергии. Поэтому чем больше пластичность, тем большая должна быть и сила резания.
57
Наоборот, при обра-ботке деталей из хруп-\	ких металлов (чугуна,
\ Ц /	бронзы), у которых
стружка крошится на \ /	отдельные куски, сила
\ /	резания меньше. При
\ /	резании деталей из се-
у	рого чугуна нужна в
	—	 1,5—2 раза меньшая Рис 31 Клин--------------------сила, чем при резанин
деталей из стали такой же твердости.
Рассмотрим, что представляет собой режущий инструмент, как он режет металл и какие физические явления происходят при этом. Здесь действуют два явления: сосредоточение большого давления на режущей кромке инструмента и действие клина.
При резании на металл прежде всего воздействует кромка инструмента. Так как она застроена, то площадь ее соприкосновения с металлом мала. Поэтому на ней сосредоточивается большое давление. Как известно из физики, давление на каждый квадратный сантиметр равно всей приложенной силе, деленной на площадь. И чем меньше площадь, тем больше давление.
Всякий режущий инструмент — как бы видоизменный клин и в работе действует по закону клина. Расходящиеся боковые поверхности инструмента раздвигают металл в обе стороны. При этом сила, с которой давят на клин вдоль его оси, разлагается на две составляющие силы, направленные перпендикулярно его боковым поверхностям (рис. 31). Как показано на рисунке, эти силы получаются значительно большими исходной. Они-то и производят основную работу резания — смещают в сторону металл, продолжая преодолевать большие силы сцепления частиц. При этом верхний слой металла отделяется от остальной части и образует стружку.
Режущие инструменты представляют собой клинья особой, специальной и сложной формы. При 58 проектировании режущих инструментов учитывают
условия их работы и процессы, происходящие при резании металла. На рис. 32 показан токарный резец и его разрез плоскостью А—А, перпендикулярной к его главной режущей кромки аа. Угол заострения р собственно и является углом клина резца. По обе стороны от него образуются передний
Токарный резец
Рис. 32.
угол у и задний угол а. С точки зрения действия клина чем меньше («острее») угол заострения, тем больше выигрыш в силе. Такие узкие клины применяются в различных ножах. Для резания металлов, где требуется преодолевать большое сопротивле-
ние, выполняют углы заострения резцов значительно большими. Это вызвано необходимостью значи
тельного повышения прочности инструмента и отвода тепла, которое в большом количестве образуется при резании металлов.
Чтобы легче и с меньшим трением сходила с резца стружка, передний угол у желательно делать больше. От этого к тому же меньше деформируется срезаемый слой и получается более чистая поверхность. Чтобы уменьшить трение между задней поверхностью резца и обрабатываемой деталью, задний угол а тоже должен быть достаточно большим. Но от увеличения переднего и заднего углов уменьшается угол заострения р резец становится менее стойким и больше нагревается. Поэтому приходится учитывать, какую часть общего угла между поверхностью резания и перпендикуляром к ней отвести на угол заострения резца, а какую часть— на передний и задний углы.
При работе станков часто действуют не одна сила, а различные силы одновременно, но в различных направлениях. В одних случаях происходит геометрическое сложение этих сил по правилу параллелограмма и образуется равнодействующая сила. В других случаях, наоборот, в частях станка 59
Рис. 33. Схемы действия сил резания
совершается разложение общей силы на ее составляющие.
Рассмотрим действие сил при резании в строгальных станках (рис. 33,а). Резец, перемещаясь вдоль обрабатываемой поверхности, врезается в металл и встречает противодействующую силу сопротивления, которая направлена вдоль поверхности навстречу силе резания. При этом резец углубляется в металл и нажимает на него. От этого возникает вторая сила, направленная вдоль оси резца. Таким образом, получаются две силы, направленные под углом друг к другу. Их можно 60 сложить по правилу параллелограмма сил. Слагав-
мые силы служат двумя сторонами параллелограмма, а их равнодействующая направлена по его диагонали. Это точно определяет величину и направление силы, действующей на резец при резании.
В токарных станках действие сил на резец сложнее (рис. 33, б). Здесь действуют не две, а три силы. Одна из них — сила резания, вызвана главным движением — вращением детали и направлена по касательной вниз; она изгибает резец книзу. Вторая, сила подачи, вызвана продольной подачей резца и направлена против нее, вдоль детали; она изгибает резец вдоль оси детали. Наконец, третья сила вызвана нажатием резца на деталь, она направлена вдоль резца, по его оси и отжимает его от детали.
Сила резания, направленная по касательной вниз, с одной из сил подачи складывается в поперечной плоскости, а с другой — в продольной. Если изобразить обе эти плоскости вместе, то они образуют стенки параллелепипеда; равнодействующей сложения всех трех сил будет его диагональ.
Сложение двух или трех сил, действующих в разных направлениях, происходит при работе и других станков. При шлифовании цилиндрических деталей действуют также три силы, как и при обработке на токарных станках (рис. 33, в). Одна из них направлена вниз по касательной к шлифовальному кругу, другая, вызванная продольной подачей, направлена вдоль детали и третья — в направлении поперечной подачи круга. Складываются они по правилу параллелепипеда. При сверлении три силы действуют на режущую кромку сверла (рис. 33, г). Одна из них направлена вдоль оси сверла в направлении, противоположном его подаче; вторая вызывается вращением сверла и является сопротивлением резанию боковых стенок отверстия. Она стремится повернуть сверло в сторону, противоположную его вращению. Третья сила связана с сопротивлением трения на задней поверхности режущей части сверла. Силы эти тоже складываются по правилу параллелепипеда.
61
При фрезеровании (рис. 33, д) цилиндрической фрезой с прямыми зубьями на зуб действуют: сила, направленная по касательной к окружности фрезы в направлении, противоположном ее вращению, и сила, направленная вдоль радиуса фрезы, противоположно ее подаче. На каждом зубе силы эти складываются по закону параллелограмма, причем по мере утолщения стружки силы, действующие на каждый зуб, увеличиваются, так как возрастает сопротивление резанию.
Более сложное действие сил происходит во фрезах с косыми зубьями. При этом возникает осевая сила, направленная вдоль шпинделя в одну сторону; она оказывает вредное воздействие на подшипники и другие опорные части станка. Чтобы уменьшить это вредное воздействие, применяют наборы фрез, в которых сочетаются фрезы с правым и левым наклоном зубьев. В них возникают осевые силы противоположного направления, которые уравновешивают друг друга.
Аналогичное разложение сил с образованием вредных осевых сил происходит и в передающих зубчатых механизмах станков. В них широко применяются колеса с косыми и винтовыми зубьями. Преимущество их состоит в том, что в зацеплении находится не один зуб, а больше, от этого нагрузка равномерно распределяется между зубьями; колеса могут передавать большие силы и работают более плавно. Здесь недостатком является разложение сил, перпендикулярных к косым зубьям, при котором образуется односторонняя осевая сила, вредно действующая на подшипники. Для борьбы с ним используется тот же принцип; применяются шевронные зубчатые колеса, зубья у которых имеют противоположное направление винтовых линий. Поэтому здесь возникают встречные и уравновешивающие друг друга осевые силы.
Однако не всегда осевые составляющие, образующиеся от разложения сил, производят вредное действие: в некоторых случаях они используются в технике. При бесцентровом шлифовании ведущий круг установлен под некоторым углом к шли-62 фующему кругу. Так как сила давления круга на
каждую деталь направлена под углом к его оси, то эта сила разлагается и одна из ее составляющих получается направленной вдоль оси детали.
Под действием этой осевой силы осуществляется движение потока деталей вперед, между кругами. В этом случае не нужно применять специальные движущие механизмы, что упрощает конструкцию станка.
Момент силы
Действие сил при вращательном движении имеет важную особенность — оно зависит не только от величины самой силы, но и от расстояния между этой силой и осью вращения, называемого плечом силы.
Допустим, что два зубчатых колеса сцеплены друг с другом, причем радиусы этих колес различны, а окружные силы равны. Так как плечи этих сил неодинаковы, то момент, который воспринимает ведомое колесо, не равен моменту, который передает ведущее. При передаче вращения от меньшего колеса к большему момент увеличивается, а при передаче от большего колеса к меньшему — уменьшается. В этом случае передающие механизмы преобразуют моменты.
Рассмотрим, как передаются и преобразуются моменты сил в механизмах станков. Если от электродвигателя вращение передается ременной передачей, то первый шкив воспринимает от электродвигателя момент силы ЛГ]. Его окружная сила будет равна моменту, деленному на плечо силы
Окружные силы второго и первого шкивов равны, значит
Р2 = Р. = М . b'l
Момент же на валу второго шкива М2 равен этой окружной силе, умноженной на плечо, т. е.
М2 = Р2-^.
Подставим сюда вместо силы предыдущего равенства. Тогда шкива
ее значение из момент второго
Рг
Dr
уИ2 =	—----°2- = М
‘ 1 D,	2
Отношение есть обратная величина пере-
«	Р1 г-
даточного отношения ременной передачи---. Если
1>2
диаметр первого шкива 130 мм, а диаметр второго 260 мм, то момент на оси второго в 2 раза больше, чем на оси первого, пропорционально соотношению плеч. То же получается и в зубчатой передаче, состоящей из одной пары колес:
Dr
Только здесь для расчетов вместо диаметров удобнее брать числа зубьев:
М2 = Mr .
Z1
Преобразование моментов сил в зубчатой передаче с большим числом пар колес определяется тем, что момент силы на втором валу
М2-=МХ^’ .
А.
Окружная сила Рз ведущего колеса второй пары z3, вращающегося на этом же валу, равна П3 моменту, деленному на плечо—т. е. о
р3 = м2-4-.
Уз
Подставляя сюда значение М2, получаем
. JL.
Dr Рз
64
умножения величины
силы
D^D4
DA
Если передача состоит, колес, тс
М3 = М
Равным этому будет и сила Л- на ведомом колесе второй пары z4, вращающейся на третьем валу. Момент силы Л13 на третьем валу получается от
n	Di
Р4 на плечо----:
2
=
Z1Z3 например, из трех пар
ВДА
В сложной передаче момент на последнем ведомом валу равен моменту на первом ведущем валу, умноженному на дробь, у которой в числителе имеется произведение плеч сил на всех ведомых колесах, а в знаменателе — произведение плеч сил на всех ведущих. Или, иначе, — момент на последнем валу равен моменту на первом валу, умноженному на обратную величину общего передаточного отношения:
АД = я ^’l’i .
Z1Z3Z5
Такие преобразования действия сил и их моментов совершаются на протяжении всей сложной цепи передающих механизмов станка. В электродвигателе имеет значение не только окружная сила на его шкиве, но и плечо этой силы — радиус (половина диаметра) шкива. Электродвигатель передает механизмам станка определенный крутящий момент. Дальше вдоль всей передающей цепи, в коробках скоростей и подач, в каждом механизме, в каждой паре колес важно соотношение окружных сил и плеч — происходящее в них преобразование моментов сил. И так происходит до исполнительных органов станка, совершающих вращательное движение резания, до фрезы, шлифовального круга или обтачиваемой детали, которые получают определенный крутящий момент. Сила на их окружности зависит от плеча — диаметра инструмента или детали.
3—818
65
О действии и противодействии сил
Каждое изменение скорости движения частей станка вызывает особые силы, так называемые силы инерции. При увеличении скорости (положительном ускорении) их действие направлено в сторону, противоположную движению, т. е. ведомые части механизмов действуют на ведущие. При уменьшении скорости (отрицательном ускорении) силы инерции, наоборот, направлены по ходу движения, при этом ведущие звенья оказывают дополнительное действие (нагрузку) на ведомые. В том и другом случае движущиеся части станка стремятся сохранить свою прежнюю скорость и сопротивляются ее изменениям. В основе этого лежит общий физический закон инерции, по которому всякое тело стремится сохранить свое прежнее состояние движения — его скорость и направление.
Когда суппорт из неподвижного состояния приходит в движение, возникают силы инерции, направленные против движения. При подходе суппорта к обрабатываемой детали скорость его значительно уменьшается, возникают силы инерции, направленные в направлении движения. Когда рабочая подача суппорта заканчивается и он быстро отводится в противоположную сторону от детали, возникает еще большая сила инерции, направленная в сторону прежнего движения. Силы инерции особенно велики, когда изменяется не только скорость, но и направление движения. Это особенно видно при возвратно-поступательном движении тяжелого стола продольно-строгального станка.
Силы инерции при неравномерном движении создают добавочную, переменную нагрузку не только для электродвигателя, но и для частей самого станка и производят на них вредное действие. Эта динамическая нагрузка воспринимается как движущимися механизмами, так и неподвижными опорными частями станка. Она бывает во много раз больше обычной статической нагрузки (при равномерном движении) и ведет к большим
66
напряжениям в материале, поэтому станок приходится изготовлять в несколько раз прочнее.
Вредна динамическая нагрузка при частых и быстрых изменениях скорости и направления движения. Такая переменная нагрузка вызывает «усталость металла», возникают изменения в его строении, которые снижают прочность и сокращают срок службы станка. В результате конструкторы стремятся к тому, чтобы движение в станках было равномерным, с меньшими изменениями скорости и направления.
Особенно велики и вредны силы инерции при возвратно-поступательном движении частей станков с частыми переменами направления движения. При каждом переходе с рабочего хода на холостой и обратно, особенно при больших скоростях, станок воспринимает сильные удары. Рассмотрим, как действует здесь сила инерции. В начале рабочего хода стол движется ускоренно, отчего возникает сила инерции, действующая в противоположном направлении. Когда период ускорения заканчивается и устанавливается равномерное движение, сила инерции пропадает. В конце рабочего хода скорость стола снижается, и возникает сила инерции в направлении его движения. Затем стол движется ускоренно в противоположную сторону, и происходит новый сильный толчок от удвоенного действия сил инерции. Такую вредную динамическую нагрузку станок испытывает при каждом изменении направления (реверсировании) движения стола. В этот момент особенно велики силы инерции при реверсировании зубчатых колес, вращающихся с большой скоростью в механизме привода стола.
В конструкциях современных станков стремятся, где можно, заменять возвратно-поступательное движение на вращательное, поскольку оно более производительно в результате непрерывности процесса обработки, а также при этом меньше действие вредных сил инерции. Например, в некоторых моделях протяжных станков непрерывного действия возвратно-поступательное движение протяжки (с небольшой скоростью) заменяют вращательным движением обрабатываемых деталей..
3*
67
По законам физики существует определенное соотношение между действующей силой, ускорением и той массой, которой это ускорение сообщается, т. е. сила равна произведению массы на ускорение.
Чем больше сила, тем больше и ускорение, которое она сообщит. Чем больше масса, тем больше нужна и сила, чтобы сообщить ей такое же ускорение. При такой же силе чем больше масса, тем меньшее получит она ускорение (ускорение равно силе, деленной на массу). Чем больше ускорение (или замедление) в частях станка и чем больше масса этих частей, тем больше и возникающие в них силы инерции.
В современных быстроходных станках, при высоких скоростях резания и подачи, вредное действие сил инерции приобретает большое значение. Чем больше скорость стола, суппорта или шпинделя, тем больше ускорение или замедление при пуске, останове и при каждом изменении их движения; следовательно, больше и возникающие силы инерции. Для меньшей потери времени на эти переходные периоды движений надо, чтобы части станков возможно быстрее набирали или снижали свою скорость, т. е. имели большие ускорения и замедления. Поэтому части быстроходных станков нужно выполнять повышенной прочности, а также стремиться к тому, чтобы их движение было возможно более равномерным.
Важно по возможности уменьшать массу неравномерно движущихся частей. Так, реверсивные шкивы, например, строгальных станков, направление вращения которых меняется, лучше выполнить не из тяжелого чугуна, а из легкого алюминиевого сплава. В шлифовальных и других станках с гидравлическим приводом столов могут быть два вида устройства силовых цилиндров. В одних неподвижны гидроцилиндры — движутся назад и вперед поршень и шток, приводящие в движение стол. В других конструкциях, наоборот, шток и поршень закреплены неподвижно, а возвратно-поступательное движение совершает гидроцилиндр, соединенный со столом. При выборе той или другой
68
конструкции надо учитывать, что масса гидроцилиндра больше, чем масса штока, и поэтому при каждой перемене хода возникают большие силы инерции, что особенно вредно в быстроходных устройствах.
Центробежная сила
При вращении любой детали станка возникает центробежная сила, направленная от оси вращения к периферии. Сила эта особенно велика и опасна при больших скоростях вращения. При недостаточной прочности деталей она может привести к авариям — разрывам быстровращающихся частей, обломки которых отбрасываются во все стороны.
Действие центробежной силы опасно при работе быстровращающихся (25—50 м/сек) шлифовальных кругов. Если в толще зернистого материала круга образуются хотя бы мельчайшие, невидимые глазом трещины, то прочность круга значительно уменьшается и возможны разрывы. Поэтому шлифовальные круги перед работой необходимо тщательно проверять обстукиванием деревянной палочкой. Целый круг без трещины издает звонкий звук. Если же звук глухой, то такой круг — с трещиной н для работы не годен. Каждый круг испытывают на разрыв, для чего его вращают на особой испытательной установке с гораздо большей скоростью, чем на шлифовальном станке, и от этого в нем возникает во много раз большая центробежная сила.
По правилам техники безопасности шлифовальные круги обязательно должны быть окружены прочными стальными защитными кожухами.
Действие центробежной силы зависит не только от скорости вращения, но и от радиуса вращающейся массы: чем больше радиус, тем больше центробежная сила. Поэтому быстровращающиеся машины, например паровые турбины, делают меньшего диаметра, чем тихоходные водяные. В шлифовальных кругах чем больше диаметр, тем опаснее действие центробежной силы.
Если вращающаяся деталь плохо уравновешена (сбалансирована), т. е. масса ее неравномерно расположена вокруг оси вращения (с одной стороны больше, с другой меньше), то в таком случае центробежная сила в сторону большей массы будет действовать сильнее, а в сторону меньшей — слабее. Так как деталь при этом быстро вращается, то несимметричная, неуравновешенная центробежная сила все время будет менять свое направление и действовать подобно сильным ударам. Вал или колесо будет «бить» и все больше расшатывать, разрушать механизм. В шариковых подшипниках шейка неуравновешенного вала оказывает переменное давление на шарики и на внешнее кольцо, разрушая весь подшипник. При больших скоростях и размерах даже малая неуравновешенность массы ведет к значительному действию центробежных сил.
Поэтому необходима самая тщательная балансировка (уравновешивание) вращающихся частей машин. Применяются специальные балансировочные станки, на которых проверяется каждая деталь. Она вращается с очень большой скоростью, при которой быстро и точно определяется, есть ли неуравновешенность масс и центробежных сил, с какой стороны и насколько она велика? Для этого деталь вращается на упругой раме с пружинами, которая колеблется и отклоняется в ту или другую сторону, на больший или меньший угол. Это дает возможность тут же устранять недостаток — снять излишек массы с более тяжелой стороны или добавить ее на более легкой (поставить противовес).
Во вращающихся частях машин сложной несимметричной формы, например в коленчатых валах, ставят тяжелые противовесы, располагая их так, чтобы центробежные силы с противоположных сторон оси были равны.
ф Ударные нагрузки и вибрации в станках
Удары нередко производят вредное и даже разрушающее действие в машинах, особенно в аварий-70 ных случаях, когда, например, сталкиваются дви
Жущиеся части. Но и небольшие, повторяющиеся удары в неуравновешенных валах и подшипниках, зубчатых передачах и других частях станков постепенно наносят им немалый вред. От ударов ломаются также инструменты. Близко к ударам действие сил инерции при возвратно-поступательном движении, особенно при больших скоростях и ускорениях. Но наряду с этим действие ударов нередко используется в технике. Слесарь постоянно пользуется молотком; в кузнечных цехах под ударами тяжелых молотов куются и штампуются разнообразные поковки.
Рассмотрим, что такое удары, какова их физическая сущность и какие процессы при этом происходят. Предмет, наносящий удар, движется с большой скоростью. Поэтому он обладает большой кинетической энергией. В момент удара движение его прекращается и он лишается всей кинетической энергии. Но ведь энергия не исчезает. Воздействуя на другое тело, воспринимающее удар, она производит работу. Так как удар длится весьма малое время (доли секунды), то воздействие большой кинетической энергии бывает очень сосредоточенным и поэтому производит сильное разрушающее действие.
В металле станка при ударах возникают сильные напряжения. Нарушаются силы сцепления, притяжения между частицами и происходит разрушение частей станка. Если же оно не наступает сразу, то при повторяющихся ударах, при длительной ударной нагрузке накапливаются изменения в мельчайшем строении металла, силы сцепления ослабляются, происходит смещение частиц — металл «устает», снижается его прочность и это рано или поздно обязательно приводит к опасным последствиям.
Для борьбы с ударами применяются амортизаторы, смягчающие их действие и поглощающие энергию. Станки устанавливают на массивных фундаментах или увеличивают массу их опорных частей. При этом, находясь на пути распространения энергии ударов, массивный фундамент препятствует ее вредному влиянию на соседние станки и 71
на стены здания. Применяются и другие амортизаторы: пружинные, пневматические, основанные на упругом сжатии воздуха, и гидравлические, в которых вязкая жидкость (масло) проталкивается через узкие отверстия или каналы и силой трения смягчает действие ударной нагрузки.
Вредное действие на работу станков оказывают также колебания или вибрации частей станка, режущего инструмента или обрабатываемой детали. На токарном станке, например, деталь не только вращается, но за каждый оборот изгибается то в одну, то в другую сторону и то приближается к резцу, то удаляется от него. От этого деталь получается не цилиндрической. Если во время работы возникает вибрация резца, то это тоже ведет к браку — к неровной поверхности детали с более крупными или мелкими бороздками и гребешками. Биение шлифовального круга или шлифуемой цилиндрической детали тоже искажает форму его сечения, делает ее овальной или многогранной.
Какова природа колебательных движений (вибраций), отчего они происходят и как с ними бороться? Когда колеблется какой-нибудь упругий предмет, он поочередно смещается то в одну, то в другую сторону от некоторого среднего положения. Резец, например, сначала отгибается вниз и доходит до некоторого нижнего положения. После этого упругие силы металла заставляют его двигаться обратно вверх к нормальному среднему положению. Однако резец здесь не останавливается, а по инерции проходит дальше, через свое среднее положение и продолжает двигаться вверх, до крайнего верхнего положения. Но тут силы упругости снова заставляют его двигаться в противоположную сторону (вниз) и т. д. От взаимодействия сил упругости и инерции колебательные движения периодически повторяются.
Колебания могут иметь различный период и большую или меньшую частоту — число колебаний в секунду. Так, при черновом обтачивании возникают колебания низкой частоты — 70—300, а при чистовом — колебания более высокой час-72 тоты — 1000—5000.
Различным бывает и размах (амплитуда) колебаний — расстояние от крайних положений до среднего. Чем больше амплитуда, тем больше их энергия, следовательно, их вредное действие в станках. Если ничто не усиливает колебания, они вследствие внутреннего трения в материале постепенно затухают. Но если вызывающая их причина продолжает действовать, они не только продолжаются, но и усиливаются и иногда могут достигнуть опасной величины — вызвать даже разрушения инструмента или частей станка.
Тут может возникнуть вредное явление, которое называется резонансом колебаний. Каждый предмет имеет некоторую собственную частоту «свободных» колебаний, с которой предмет колеблется, если на него не оказывают внешних воздействий. Собственная частота свободных колебаний зависит от длины предмета, от его формы и других условий. Часовой маятник, например, качается тем быстрее и чаще, чем короче его подвес. Частота колебаний резца тоже зависит от длины, на которую он выступает из резцедержателя, и от других условий.
Если на предмет периодически действуют внешние толчки, они заставляют его колебаться, вибрировать. Когда частота этих толчков не соответствует собственной частоте свободных колебаний данного тела, размах его вынужденных колебаний не увеличивается. Если частота толчков равна собственной частоте, тогда размах колебаний становится все большим и может стать опасным. Это и называют резонансом колебаний. Именно резонанс, колебаний и опасен в частях станка и против него надо принимать особые меры.
Причиной вибраций в станках могут быть плохая уравновешенность и биение их вращающихся частей: валов, шкивов, зубчатых колес, шпинделей и патронов. Способствует вибрациям недостаточная жесткость соединений частей станка, зубчатых и других передач, а также установки деталей и инструментов. При фрезеровании вибрации возникают от неравномерности снятия стружки, которая создает периодически повторяющиеся толчки. Влияют и недостатки формы инструмента и
73
его заточки, чрезмерное трение об него стружки. Начавшееся в инструменте или в детали дрожание передается соседним частям станка и может причинить им немалый вред, особенно если возникнет резонанс колебаний. Возможность вибраций и их опасность в особенности возрастает при больших скоростях резания.
Средством борьбы с вредными колебаниями является хорошая балансировка вращающихся частей, устранение в них малейшего эксцентриситета и неуравновешенности; правильная установка шеек валов и подшипников. Если концы двух валов соединяются сцепной муфтой, оси обоих валов должны быть расположены строго по одной прямой линии. Необходима надежная жесткость во всей системе «станок — приспособление — инструмент— деталь» (СПИД).
Применяются и специальные устройства — виброгасители, препятствующие возникновению вредных колебаний и ослабляющие их. Некоторые надеваются на головку самого резца и их значительная масса уменьшает колебания. Рационализатор Д. И. Рыжков сделал оригинальный виброгаситель, установленный на резце. Масса его подобрана с расчетом на то, чтобы вибрировать с той же частотой, как и резец. Но устроен он так, что при каждом колебании движется в сторону, противоположную резцу (когда резец движется вверх — он вниз, и наоборот); это успешно уничтожает вибрацию.
Причина вибраций может заключаться и не в самой машине, а вне ее (даже в другом здании), откуда волны колебательных движений передаются через землю. Возникают вибрации и в неуравновешенной части какой-нибудь другой машины. В этом случае решающее значение имеет резонанс свободных колебаний частей станка на эти приходящие со стороны колебания (совпадение частоты). Колебания от такого источника распространяются по земле в разные стороны. Но лишь там, где колебания находят резонирующую им частоту в какой-нибудь части другого станка, они «раскачивают» ее свободные колебания. Если нельзя 74 устранить источник сильных колебаний, то на их
пути ставят амортизаторы — массивные фундаменты или упругие деревянные, резиновые и пружинные прокладки. Они гасят колебания, уменьшают их размах, действуя подобно амортизаторам ударов.
Но вибрации не всегда бывают вредными, во многих случаях они используются в технике. Колебательные движения применяются, например, в некоторых шлифовально-отделочных станках для получения особенно гладких поверхностей методом суперфиниша. Обработка производится шлифующими брусками посредством быстрых колебательных возвратно-поступательных движений. Колебания эти при небольшом размахе имеют значительную частоту — 250—1000 двойных ходов в минуту и сочетаются с медленной подачей детали. При таком движении бруски срезают с поверхности деталей мельчайшие гребешки (неровности) и она получается чрезвычайно гладкой.
Трение и значение смазочной жидкости
Что такое трение, его физическая природа и причины, что происходит между двумя трущимися поверхностями и почему при этом расходуется энергия — все эти вопросы изучаются давно. Раньше видели главную причину трения в том, что при движении одной поверхности по другой мельчайшие неровности их, выступы и углубления зацепляются и это создает сопротивление движению — трение. Вот почему так важно как можно тщательнее обрабатывать трущиеся поверхности.
Дальнейшее изучение трения показало, что эти причины сложнее. Если взять две совершенно гладкие поверхности и плотно прижать их друг к другу, то оказывается, что трение между ними не уменьшается, а наоборот, увеличивается. В этом случае действуют уже другие силы — взаимное притяжение (сцепление) между мельчайшими частицами (молекулами) обеих соприкасающихся поверхностей.
Таким образом, трение — явление сложное. При трении происходит превращение механической
75
энергии движения частей станка в тепловую энергию движения и мельчайших частиц, отчего трущиеся части сильно разогреваются.
Трение зависит от того, с какой силой прижаты друг к другу трущиеся поверхности. Во многих случаях их сжимает сила тяжести — вес частей станка или деталей. Чем тяжелее вал, тем больше и сила трения между его шейкой и подшипниками. Но сила трения равна лишь некоторой части веса или другой сжимающей силы. Величина, показывающая, какую часть составляет сила трения по отношению к сжимающей силе, называется коэффициентом трения. Он различен у разных трущихся материалов. Например, коэффициент трения чугуна по чугуну (всухую) равен 0,16, чугуна по бронзе — 0,21. По величине этого коэффициента можно судить о свойствах той или другой пары материалов в трущихся поверхностях. Однако он может иметь различные значения даже у одних и тех же материалов в зависимости от состояния их поверхности.
Установлено, что если детали были в состоянии покоя (особенно, если оно длилось долго) и трущиеся части механизма только что начали двигаться, а скорость их еще невелика, трение между ними значительно больше, чем после того, когда скорость их возрастает. При любом быстром движении неровности поверхностей как бы не успевают зацепляться друг за друга, а также меньше действуют силы притяжения между частицами (из-за менее продолжительного контакта между частями поверхностей). Поэтому различают трение покоя и трение движения. Это следует учитывать, например, при пуске станка, когда электродвигатель должен дополнительно затрачивать энергию для преодоления трения покоя.
Трение, возникающее при зацеплении неровностей и притяжении частиц, происходит между сухими поверхностями твердых тел. Его называют сухим трением. Однако при нормальной работе частей станка, в случае хорошей смазки деталей возникает трение другого рода — жидкостное, 76 происходящее внутри слоя смазывающей жидкости,
например в зазоре между шейкой вала и подшипником. В обычных металлических подшипниках нельзя допускать возникновения сухого трения, так как при этом происходит значительный износ трущихся частей. В хорошо смазанном механизме
жидкостное трение в несколько десятков Схема трения в слое смазки Рис. 34. раз меньше, чем сухое трение.
Смазка как бы разделяется на несколько тонких слоев (рис. 34). Внутренний слой смазки, соприкасающийся с поверхностью вала, увлекается ею и вращается с такой жесткостью, как и вал. Внешний слой смазки, соприкасающийся с неподвижной поверхностью подшипника, от притяжения ее частиц тоже остается неподвижным. Что же касается промежуточных слоев смазки, то они движутся с различными скоростями — чем ближе к валу, тем с большей скоростью, а чем ближе к подшипнику, тем скорость их меньше. Происходит это то того, что со стороны вала слои увлекают друг друга и движение передается от одного к другому, а со стороны подшипника они тормозят друг друга благодаря трению между слоями смазки.
Между движущимися потоками или слоями (смазки) тоже происходит трение, оказывающее сопротивление их взаимному перемещению и поглощающее энергию. Но сила этого внутреннего жидкостного трения гораздо меньше, чем при сухом трении твердых тел.
Для смазки деталей станков применяются различные смазывающие вещества с неодинаковыми свойствами. Большое значение имеет вязкость этих веществ. Различная вязкость смазки как бы про- 7<
Внутренние кольцо
кольцо а)
Рис. 35. Подшипники качения:
а — шариковый; б — роликовый
тивоположна их текучести — одни смазки текут лучше, другие хуже, и чем вязче смазка, тем хуже она течет.
Смазку с большей или меньшей вязкостью выбирают в зависимости от условий работы той или другой машины и ее различных частей. При большом давлении на трущиеся части, например при большой нагрузке на вал, берут более вязкую смазку, а при малой нагрузке — менее вязкую. При этом увеличивается скорость движения механизма. При большей скорости трение между слоями смазки увеличивается и, если ее вязкость слишком велика, на преодоление трения расходуется много энергии. Поэтому при большей скорости применяют менее вязкую смазку, а при меньшей скорости — более вязкую.
Следует помнить, что вязкость смазки в большой мере зависит от температуры. При нагревании смазка становится более текучей, а при охлаждении, наоборот, густеет. Вязкость ее становится больше и она теряет свою подвижность. Если трущиеся части машин сильно нагреваются, в них приходится применять более вязкую смазку. Вязкость смазки выбирают в соответствии с обычной рабочей температурой данного механизма.
Трение бывает двух видов — качения и скольжения, причем коэффициент трения качения меньше коэффициента трения скольжения. Поэтому большее применение в станках нашли подшипники качения — шариковые и роликовые 78 (рис. 35). Катящиеся шарики или ролики ветре-
чают лишь ничтожное сопротивление, равное тысячным долям прижимающей силы. Шарики или ролики перекатываются между двумя кольцами, одно из которых (внешнее) неподвижно и жестко связано с опорными частями станка, другое же (внутреннее) вращается вместе с валом. Чтобы сами шарики или ролики не соприкасались между собой, они разделены сепаратором — кольцом с отверстиями по числу шариков или роликов.
Роликовые подшипники во многих случаях имеют существенные преимущества перед шариковыми, так как шарик соприкасается с опорной поверхностью колец в одной лишь точке. На этой очень малой площади опоры сосредоточивается значительное давление, что вызывает большой их износ. Ролик же соприкасается с опорной поверхностью по линии, идущей вдоль цилиндрической поверхности ролика. Следовательно, площадь опоры в этом случае значительно больше, чем у шарика, а давление на нее соответственно меньше.
Поэтому при больших нагрузках применяют роликовые подшипники, а при малых — шариковые.
Подшипники качения разнообразны по своим размерам и устройству (рис. 36). Их конструкция соответствует условиям работы в той или другой части станка, в особенности действующим на них силам. Большое значение имеет направление действующих на них сил. Оно в основном бывает или радиальным, когда силы направлены перпендикулярно оси вала, по его радиусу, или осевым, когда силы действуют вдоль оси вала. Этому соответствуют две основные группы подшипников: радиальные и упорные. Иногда нагрузка может быть смешанной, когда действуют и радиальные и осевые силы. В этом случае применяют более сложным радиально-упорные подшипники.
Если направление действующих сил во время работы изменяется, то применяются ролики более сложной бочкообразной формы, расширяющейся в средней части и сужающейся к краям. Такие ролики могут немного поворачиваться при этом
79
Рис. 36. Шариковые и роликовые
а — радиальный однорядный шарикоподшипник;
б — радиальный двухрядный сферический (самоустанавли-эающийся) шарикоподшипник;
в — радиальный однорядный РОЛИКОПОДШИПНИК;
г — радиальный двухрядный сферический (самоустанав-ливающийся) роликоподшип-
ник;
подшипники:
0 — радиально-упорный однорядный шарикоподшипник; е — радиально-упорный с коническими роликами однорядный роликоподшипник;
ж— одинарный упорный ша-р икоп одшип ни к;
з — радиальный однорядный с витыми роликами роликоподшипник;
и — радиальный однорядный с игольчатыми роликами роликоподшипник
подшипник лучше приспособляется к изменению на-правления действующих сил. Существуют само-моустанавливающиеся подшипники с двумя рядами шариков, которые могут смещаться в ту или другую сторону.
Особую конструкцию имеют игольчатые подшипники, состоящие из большого числа длинных и узких цилиндров (игол), образующих сплошной кольцевой слой или разделенных между собой сепаратором. Это кольцо во время вращения почти не касается поверхностей вала и подшипника, а находится между ними внутри слоя масла — 80 между двумя его прослойками, причем в работаю-
Станина г дорожками качения
Рис. 37.
Ходовой винт с телами качения
Рис. 38.
щем подшипнике каждая игла отдельно не вращается, а весь слой или кольцо вращается вокруг центральной оси. В таком подшипнике происходит
лишь очень малое жидкостное трение. Нагрузка же равномерно распределяется между многими иглами, образующими большую опорную поверхность.
Трение качения используется также для уменьшения сопротивления при поступательном движении. Созданы шариковые и роликовые направляющие. Некоторые столы станков перемещаются на подшипниках качения (рис. 37). Приняты меры по уменьшению больших потерь на трение в винтовых механизмах, для чего вводятся тела качения между резьбой винта и гайки (рис. 38).
ПЕРЕДАЧИ И МЕХАНИЗМЫ СТАНКОВ
Рассмотрим некоторые наиболее распространенные механизмы, применяемые в металлорежущих станках, с точки зрения их назначения и принципов действия. Наибольшее распространение получили передаточные механизмы. Передача движения осуществляется обычно силой трения (фрикционные передачи) или зацеплением (зубчатыми колесами). В зависимости от расстояния между валами колеса в механизмах могут соприкасаться (фрикционные, зубчатые) или соединяться между собой промежуточным гибким звеном (ременные, канатные и цепные передачи).
Для передачи вращения между параллельными валами применяют зубчатые и фрикционные, ременные и цепные передачи. В случаях, когда валы лежат в одной плос
Зубчатые передачи
Передача между непараллельными валами
Кулачковые механизмы
Механизмы, преобразующие движение
Механизмы, регулирующие скорость
кости, под углом, движение между ними передается чаще всего коническими зубчатыми или фрикционными колесами. Когда вращательное движение передается между скрещивающимися валами, расположенными в разных плоскостях, применяют винтовые, червячные и ременные передачи.
Особую группу составляют механизмы, превращающие вращательное движение в поступательное
(или наоборот). Таковы, например, передачи, состоящие из зубчатого колеса и зубчатой рейки, из винта и гайки, кривошипно-шатунные механизмы и др.
Зубчатые передачи
В механизмах станков наиболее часто применяются зубчатые передачи (рис. 39), состоящие из зубчатых колес. В каждом зубчатом колесе имеется три окружности: окружность выступов, проходящая по вершинам зубьев; окружность впадин — по основанию зубьев; начальная окружность, расположенная между названными двумя окружностями. Высотой зуба является расстояние от окружности впадин до окружности выступов. Часть зуба между окружностью впадин и начальной окружностью называется его ножкой, а часть между начальной окружностью и окружностью выступов — головкой зуба.
Большое значение имеет шаг зацепления — расстояние от середины одного зуба до середины соседнего, измеренное по начальной окружности. У двух находящихся в зацеплении зубчатых колес шаг должен быть одинаковым. В каждом зубчатом колесе длина начальной окружности равна числу зубьев г, умноженному на шаг зацепления t. Шаг зацепления равен длине окружности, деленной на число зубьев.
Зубья колес имеют сложную форму — эволь-вентный профиль, позволяющий зубьям при вращении зубчатых колес обкатываться друг по другу, отчего зубчатая передача работает плавно и с меньшими потерями на трение.
Зубчатые колеса бывают с прямыми или косыми зубьями. В первых одновременно находятся в зацеплении лишь 1—2 зуба, на которых сосредоточивается вся передаваемая нагрузка. При косых зубьях одновременно находится в зацеплении большее число зубьев. Нагрузка равномернее распределяется между ними, на каждый зуб приходится меньшая сила и такая передача работает плавно, без ударов.
84
Окружность отверстия Элементы зубчатого зацепления оля вала ----------
Очертание паза для шпонки
Окружность ступицы
Окружность осада (венца)
Окружность впадин
Зубчатый
Огней -
Отверста для дала
Паз для шпонки.
Ступица
Диск
Рис. 39.
Головка зуба
Нтккп зуба
Начальная окружность
Окружность
Полюс зацепления
Зубчатые передачи служат для изменения частоты вращения (числа оборотов в минуту) валов. Для этого два колеса, между которыми передается движение, должны иметь различные числа зубьев. Длина начальной окружности колеса равна диаметру D, умноженному на число л (л = 3,14). Поэтому при определении частоты вращения зацепленных колес рассчитывают или их диаметры, или числа зубьев. Число зубьев определяют делением длины начальной окружности на шаг:
nD z =---.
t
Частоты вращения ведущего п.\ и ведомого пг колес обратно пропорциональны их диаметрам D\ и Д2 или числам зубьев Z\ и г2. Это выражается формулами
Щ
«1	£>2	г2
Такое отношение частот вращения ведущего колеса к ведомому называется передаточным числом i. По этим формулам рассчитывают частоту вращения в передающих механизмах. Если надо определить частоту вращения ведомого колеса и известно, что ведущее делает nt = 750 об/мин при числе зубьев колес Zi = 8 и г2 = 24, то
п2 = «1	= 750 8 - = 250 об/мин.
г2	24
Если надо подобрать число зубьев одного из колес г2, а число зубьев другого г2 = 16, и частоты вращения обоих колес п\ = 600 об/мин и п2 = = 200 об/мин, то
«1	.с 600
г2 = z,----= 1о - -
п2	200
= 48.
В более сложных механизмах передача вращательного движения и изменение его частоты совершается не одной парой колес, а несколькими. При этом на каждом промежуточном валу вращаются 86 два колеса: ведомое предыдущей пары п ведущее
следующей пары. Можно определить скорость каждой следующей пары:
г:)	г5
пг = щ------; ns = п2 — ; щ = п3 —...
Z2	z4	г0
Можно сразу определить частоту вращения ведомого колеса последней пары:
Z1Z3Z5... ~= 1Ц -------
г2г^  .
Из этой формулы видно, что общее передаточное отношение всей передачи равно произведению передаточных отношений отдельных пар колес: г = И^’з--- Такой механизм изменяет скорость в значительно большее число раз, чем механизм, состоящий из одной пары. Например, если вал электродвигателя вращается с частотой 1500 об)мин и вращение передается шпинделю через три пары зубчатых колес с числами зубьев 20/50, 30/60 и 25/100, то общее передаточное отношение
.	20  30  25 _ 1
~ 50  G0  100 ~ 20 ’
а
,	20  30 -25	-- , ,
п 1а00	= 7э об мин.
50  60  100
Значительное распространение получили планетарные механизмы. Они применяются в тех случаях, когда деталь одновременно должна вращаться в двух направлениях: вокруг собственной оси и вокруг оси всего механизма. В этом есть некоторое сходство с движением Земли: она вращается вокруг своей оси и вокруг солнца, отчего и возникло название этого механизма.
Примером применения планетарной передачи могут служить некоторые станки для внутреннего шлифования. Если нужно прошлифовать отверстие в большой, тяжелой детали, к тому же имеющей нецилиндрическую наружную поверхность, то вращать такую деталь на станке затруднительно, а часто и невозможно. В этих случаях оказался полезным планетарный механизм. С его помощью 87
Рис. 40.	Планетарная передача
шлифовальный круг и его шпиндель могут вращаться как вокруг своей оси, так и вокруг оси шлифуемого отверстия.
Планетарные механизмы бывают различных видов и часто очень сложны. Примером более простого такого механизма (рис. 40) служит центральное (солнечное) колесо 1 и второе планетарное колесо 2 (сателлит), которое как бы обкатывается вокруг центрального колеса. Движение колеса 2
вокруг колеса 1 производится коленчатым рычагом или водилом 3. Обкатываясь вокруг центрального колеса, планетарное колесо как бы отталкивается своими зубьями от его зубьев и от этого вращается вокруг своей оси. В наиболее простом
случае само центральное колесо не вращается, а остается неподвижным.
Во многих более сложных устройствах центральное колесо 1 вращается, при этом его ось и
центральная ось коленчатого водила вращаются независимо друг от друга с разными скоростями. Они могут получать вращение с противоположных сторон, или же один из валов делается полым, а другой вал меньшего диаметра свободно проходит через него и тогда движение может подаваться с той же стороны.
Планетарные механизмы, таким образом, могут получать движение от двух различных источников, например от двух частей станка, и взаимное движение их солнечных и планетарных колес создает сложное взаимоотношение этих движений (их ско-88 ростей), которое передается исполнительным орга
нам. Центральное колесо и водило с сателлитом могут вращаться в том же или противоположном направлении, с любым соотношением скоростей; оба колеса могут иметь различное число зубьев. От этого будет зависеть, например, скорость вращения сателлита или второго центрального колеса.
Коническая передача Рис. 41
Передача между непараллельными валами
Если оси валов расположены в одной плоскости, но под углом (обычно 90°), то вращение от одного вала к другому обычно передается коническими зубчатыми колесами (рис. 41).
Конические зубчатые колеса используются также в механизмах для изменения направления вращения (рис. 42). Оси ведущего 4 и ведомого 6 ва-
Реверсивный механизм из конических зубчатых колес Рис. 42.
лов совпадают. Если концы валов соединить сцепной муфтой 5, то ведомый вал будет вращаться в том же направлении, что и ведущий. Но можно разъединить концы этих валов и передавать вращение от ведущего вала к ведомому через три конических зубчатых колеса /, 2 и 3. Для этого той же муфтой 5 на ведомом валу 6 закрепляется колесо 3, которое в первом случае вращалось на нем 89
вхолостую. Благодаря промежуточному колесу ‘2 ведомый вал будет вращаться в сторону, противоположную ведущему.
Иногда вращательное движение приходится передавать между такими непараллельными валами, угол между которыми изменяется. Это дости-
Рис. 43.
Карданный вал
гается с помощью карданных механизмов (или универсальных шарниров Гука). На концах валов — ведущего и ведомого находятся вилки (рис. 43). Оси вилок расположены под прямым
углом и их концы соединены крестовиной. Концы крестовины могут свободно поворачиваться в отверстиях вилок. Благодаря такому устройству, вилки и крестовина передают вращение от одного 90 вала к другому при различных углах между ними,
причем угол между валами может изменяться во время работы. Карданные валы применяются в некоторых фрезерных станках для передачи вращения от общего привода, находящегося в станине, к механизмам подачи стола в кронштейне. Такие валы применяются и в многошпиндельных сверлильных головках с переставными сверлами. Вращение в них передается от общего шпинделя станка к шпинделям, установленным в нижней части головки. При этом сверла могут устанавливаться в разных местах головки, па различных расстояниях от центральной оси, в зависимости от расположения отверстий в детали.
Однако в работе карданных валов при равномерном вращении ведущего вала ведомый вал вращается неравномерно; при разных положениях вилок и крестовины скорость его то увеличивается, то уменьшается (в течение каждого оборота). Такая неравномерность вращения нарушает точность работы станка. Чтобы устранить ее, карданные валы делают не с одним, а с двумя шарнирами, как показано на рис. 43, причем в средней части вала, между двумя шарнирами, оси вилок лежат в одной плоскости. От этого неравномерное вращение вала становится равномерным и таким образом исправляет недостаток механизма.
Часто среднюю часть вала делают раздвижной, в виде полой трубки и вставленного в нее стержня, который может входить в нее на разную глубину. Такие валы называют телескопическими, так как они напоминают раздвижные зрительные трубы (рис. 44).
Если оси валов расположены в разных плоскостях и под разными углами, то между такими скрещивающимися валами часто применяются передачи с винтовыми колесами или червячные передачи.
Винтовые передачи устроены так: на обоих валах перпендикулярно друг к другу помещаются два колеса с косыми винтовыми зубьями, представляющие собой, в сущности, короткие многозаходные винты (рис. 45). Винтовые зубья одного из них входят во впадины между зубьями другого и 91
Рис. 45. Винтовая передача
Рис. 46. Червячная передача
ведущее колесо передает ведомому вращательное движение. Шагом зацепления является здесь расстояние между соседними нитками винта. Для правильного зацепления винтовых колес надо, чтобы у обоих колес углы подъема их винтовых линий были одинаковы.
Червячные механизмы являются разновидностью передачи с винтовыми колесами (рис. 46). Передача вращения обычно происходит от червяка (короткого винта) к червячному колесу с косыми винтовыми зубьями. Для лучшего зацепления и передачи зубья колеса делаются с вогнутым поперечным профилем, охватывающим часть цилиндрической поверхности червяка. Червяку же иногда придается вогнутость в средней части (по длине), отчего в зацепление одновременно входят несколько зубьев (глобоидный червяк).
Каково же отношение скоростей в червячной передаче? Если червяк однозаходный, то за каждый его оборот червячное колесо повернется на один зуб. Чтобы колесо сделало целый оборот, червяк должен сделать столько оборотов, сколько зубьев у колеса. В этом случае передаточное отношение от червяка к колесу будет равно 1. Червяк может быть с несколькими заходами. Если их два или три, то за один оборот червяка колесо повернется на 2
или 3 зуба. Чтобы колесо сделало полный оборот, червяк должен сделать вдвое или втрое меньше оборотов, чем число зубьев у колеса -- или г \ п	2	2 ,
-ураза! . Передаточное отношение здесь будет--' 3 7
или —, а в общем виде г
к I = — .
г
Отсюда следует, что передаточное отношение в червячных механизмах равно отношению числа заходов червяка к числу зубьев червячного колеса и бывает очень большим (до 80).
Червячные передачи между скрещивающимися валами применяются в суппортах некоторых токарных станков для их поперечной подачи, в вертикальных многошпиндельных автоматах для вращения стола, в механизме подач сверлильных станков и др.
Кулачковые механизмы
Кулачковые механизмы преобразуют вращательное движение в поступательное. Кроме этого, они позволяют получать разнообразные и сложные движения исполнительных органов станков с определенными изменениями их скорости и направления движений. Применение кулачков с расчетными кривыми особенно важно при автоматизации работы станков и широко используются в различных станках-автоматах.
К вращающемуся кулачку прижимается толкатель-стержень, часто с роликом на конце (рис. 47, а). В зависимости от профиля кривой кулачка толкатель может совершать сложное возвратно-поступательное движение и от толкателя движение это передается к исполнительным органам станка. Профили кулачков бывают самыми различными.
С помощью кулачков можно получить медленный рабочий ход инструмента или стола с деталью,
93
а затем быстрый обратный холостой ход. Например, в револьверных автоматах головка с инструментом должна быстро приближаться к детали, затем медленно двигаться дальше в том же направ-
Рис. 47. Кулачковые механизмы
лении и производить обработку, а после этого быстро отходить назад. Затем головка должна остановиться на некоторое время для поворота и подготовки к следующей операции. Рассмотрим, как построена кривая кулачка, управляющего про-94 дольными движениями головки (рис. 47, б). При
повороте на угол от Б до В профиль кулачка круто, под большим углом отходит от его оси; в это время толкатель и револьверная головка быстро движутся вперед. На участке от 5 до Г профиль кулачка продолжает удаляться от оси, но значительно более полого, под меньшим углом. Этот участок профиля вызывает медленное движение толкателя вперед и тем самым производит рабочую подачу головки. На участке от Г до 4 профиль кулачка, наоборот, круто приближается к его оси — этому соответствует быстрый отвод головки в противоположном направлении. Наконец, в течение поворота кулачка от А до Б профиль его остается на одинаковом расстоянии от оси. В это время отведенная головка останавливается, и другой механизм поворачивает ее.
Один вращающийся кулачок может управлять несколькими операциями — целым рабочим циклом автоматической обработки детали. Такой кулачок имеет несколько разных по величине кривых для последовательных операций, например чернового, затем чистового обтачивания, подрезания торцов и отрезки от прутка готовой детали. Кривая каждого участка кулачка строится на основе точного расчета каждого перехода. Расстановка же кривых по окружности кулачка соответствует последовательности и длительности операций в технологическом процессе. Можно встретить кулачки сердцевидной формы, в которых весь профиль (обе его половины) имеет форму архимедовой спирали, отчего толкатель получает равномерное движение вперед и назад (рис. 47, в).
Так работают плоские (дисковые) кулачки. Но широко распространены также объемные (барабанные) кулачковые механизмы (рис. 48, а). Главной их частью является вращающийся барабан, по цилиндрической поверхности которого прорезан паз. Паз этот огибает цилиндр местами по окружности, а местами по кривой, направленной под большим или меньшим углом к окружности в сторону того или другого конца барабана. В паз входит конец толкателя с роликом. Другой же конец толкателя приводит в движение ползун, переме- 95
Рис. 48. Барабанные кулачки
щающийся по направляющим вдоль барабана, параллельно его оси. В результате вращения барабана ролик толкателя обходит вокруг него, а от изгибов паза толкатель получает поступательное движение вдоль барабана в ту или другую сторону, повторяя при этом все изгибы паза. Такие кулачковые механизмы применяются, например, в многорезцовых токарных автоматах. Один кулачок может управлять движениями продольного суппорта, а другой — поперечного. Паз каждого барабанного кулачка имеет определенный профиль, рассчитанный в соответствии с заданным характером движений исполнительных органов, передаваемых через толкатель.
Представим себе, что цилиндрическая поверхность барабана кулачка развернута в плоскости чертежа (рис. 48, б). На отрезке от А до Б паз под большим углом отходит от окружности цилиндра. При повороте барабана на этом участке происходит быстрый холостой подвод суппорта к детали. На отрезке от Б до В продолжается удаление паза в ту же сторону, но под меньшим углом, чему соответствует медленная рабочая подача суппорта. На отрезке от В до Г паз направлен в противоположную сторону вдоль цилиндра, причем под большим углом, что соответствует быстрому отводу суппорта. Наконец, на отрезке от Г до А паз проходит по окружности цилиндра, в это время отведенный 96 суппорт неподвижен.
Пример передачи кулачками
Рис. 49.
В кулачковых механизмах движение от толкателя к исполнительному органу станка передается с помощью различных и нередко сложных дополнительных механизмов. Например, в передаче от дискового кулачка к револьверной головке толкатель представляет собой коленчатый рычаг, поворачивающийся вокруг оси О (рис. 49, а). Одно колено его с роликом на конце поднимается и опускается по профилю вращающегося под ним кулачка. В соответствии с этим другое колено рычага поворачивается вправо или влево. На конце этого колена находится зубчатый сектор, который зацеплен с рейкой, укрепленной на ползуне револьверной головки. При поворотах рычага зубчатый сектор приводит рейку в возвратно-поступательное движение и головка совершает подачу в ту или другую сторону, в полном соответствии с профилем кулачка.
Применяются и более сложные системы рычагов. Они не только передают движение, но, если нужно, и преобразуют его. Длина хода исполнительных органов часто неравна ходу толкателей по профилю кулачков. Если в рычажном механизме передача движения происходит с меньшего плеча на большее, то длина хода исполнительного органа увеличивается пропорционально соотношению плеч. Изменяя соотношение длин плеч рычага, можно регулировать длину хода.
В автоматических станках часто работает большое число кулачков, управляющих движением 97
4-818
различных исполнительных органов. Кулачки располагаются на распределительном валу (одном или нескольких), который является центральным органом управления автомата (рис. 49, б). От его дисковых или барабанных кулачков рычажными или другими механизмами движение передается различным исполнительным органам станка. Такая централизованная автоматизация станка с помощью распределительного кулачкового вала обеспечивает согласованную работу всех его механизмов. Центральный вал и его кулачки определяют точное время начала выполнения каждой операции, необходимую последовательность или одновременность движений различных механизмов, последовательность операций в сложном рабочем цикле.
Выполнение различных операций строго согласовано между собой. Первый кулачок вызывает, например, выполнение чернового обтачивания; когда оно закончилось, то подходит к толкателю выступ другого кулачка и начинается чистовое обтачивание и т. д. Если, например, поперечная подрезка может выполняться одновременно с другой операцией, то два кулачка одновременно действуют на свои толкатели.
ф Механизмы, преобразующие движение
Иногда в станках вращательное движение необходимо преобразовать в поступательное — для привода суппортов с инструментами, столов с деталями и др. Для этого существуют различные механизмы.
Одни из них состоят из зубчатого колеса и зубчатой рейки (рис. 50).
В одном случае колесо, вращаясь, толкает рейку и приводит ее в прямолинейное движение. В другом случае колесо, вращаясь, отталкивается от рейки и перемещается вдоль нее. В обоих случаях вращательное движение преобразуется в поступательное. Но может быть и так, что движение передается от рейки колесу: при своем движении 98 вперед рейка вращает сцепленное с ней колесо.
Рис. 50.
В этом случае поступательное движение преобразуется во вращательное. То или иное движение (поступательное или вращательное) зависит от того, что закреплено — колесо или рейка. В токарном станке, например, рейка неподвижно закреп- '
лена на станине. Зубья Реечная передача зубчатого колеса суппорта, вращающегося от ходового вала, входят в зацепление с зубьями рейки. В результате их взаимодействия колесо, а с ним и суппорт поступательно движутся вдоль станка. В этом случае колесо вращается и в то же время движется поступательно.
Скорость v поступательного движения рейки или колеса вдоль нее рассчитывается так. За один полный оборот колеса рейка продвинется на расстояние, равное длине его окружности, т. е. лО. Отсюда следует, что скорость, т. е. расстояние, проходимое рейкой за 1 мин, равна произведению длины окружности колеса на его частоту вращения:
Например,
при D =
v = jiDn.
Если частота вращения колеса дана в об/мин, а линейную скорость надо получить в мм/сек,_ то результат делится на 60. = 120 мм, п = 40 об/мин
3,14.120-40 ос, v =------—------= 251 мм/сек.
движения применя-
Для преобразования вращательного в поступательное или наоборот широко ются винтовые механизмы, состоящие в простейшем случае из винта и навернутой на него гайки. Здесь могут быть разные случаи: вращается винт, а гайка движется поступательно, пли наоборот, вращается гайка, а поступательно движется винт. Это зависит от того, что закреплено — винт или или гайка. Бывает и так, что винт совершает как
4!
вращательное, так и поступательное движение, а гайка остается неподвижной; или наоборот, оба движения совершает гайка, а винт неподвижен. В винтовых механизмах станков встречаются более сложные сочетания движений.
В токарных станках, при нарезании резьбы, вращательное движение ходового винта преобразуется в поступательное движение гайки, а с нею и суппорта с резцом. Винт здесь закреплен на станине так, что может свободно вращаться, но не может поступательно перемещаться вдоль станка (в направлении своей оси). Надетая на него гайка, наоборот, так закреплена в суппорте, что не может вращаться. Сам суппорт (вместе с гайкой) может двигаться поступательно по направляющим станины вдоль станка. Гайка сделана разъемной — две половины ее могут сблизиться и плотно обхватить винт или раздвинуться, и выйти из контакта с ним, когда нужно включить или выключить передачу от ходового винта.
Вращательное движение гайки, преобразующееся в поступательное движение винта, применяется в винтовых домкратах. Гайка закреплена в в них так, что может вращаться, но не может передвигаться поступательно вверх или вниз. Винт же, наоборот, так связан с другими частями домкрата, что не может вращаться, но может свободно двигаться вдоль своей оси.
Случай, когда винт совершает как вращательное, так и поступательное движение через неподвижную гайку, встречается в слесарных тисках и в приспособлениях для закрепления деталей на сверлильных и других станках. То же происходит и в винтовых прессах. Механизм с такими движениями применяется и в некоторых фрезерных станках (рис. 51, а). Электродвигатель 1 через зубчатую передачу вращает ходовой винт 3, причем винт может на шпонке перемещаться в отверстии зубчатого колеса. В неподвижной части станка закреплена гайка 2, не имеющая ни вращательного, ни поступательного движения. Поэтому винт, вращаясь в гайке, движется поступательно, передавая движение столу станка. Такой механизм
Примеры применения передачи винт—гайка	Рис. 51.
целесообразен в тех случаях, когда подвижная часть станка (продольно движущийся стол) имеет большую длину, чем его неподвижная часть с приводом.
В некоторых случаях в станках применяют механизмы, в которых винт неподвижен, а гайка совершает как вращательное, так и поступательное движения (рис. 51, б).
Ходовой винт 3 жестко связан с неподвижной частью станка и не совершает ни вращательного, ни поступательного движения. Параллельно винту установлен ходовой вал 4, вращающийся от электродвигателя 1. Через зубчатую передачу вал 4 передает вращение гайке 2, навернутой на ходовой винт. Вращаясь, гайка перемещается вдоль неподвижного винта. Движение это передается подвижной части станка, жестко связанной с гайкой, которая получает поступательное движение по направляющим.
Соотношение скоростей поступательного и вращательного движений в механизмах, состоящих из винта и гайки, определяется так. За один оборот винта или гайки поступательное перемещение вдоль оси совершается на расстоянии одного шага, за п оборотов — в п раз больше. Скорость поступательного движения зависит от шага винта и от числа оборотов. Чтобы получить большую скорость винта или гайки вдоль оси, надо увеличивать число оборотов или шаг. В револьверных станках, например, для быстрого отвода и подвода суппорта ходовой винт делается с очень большим шагом (до 75 мм).	101
Большое значение в винтовых передачах имеет направление винтовой резьбы — правое или левое. В зависимости от него гайка будет двигаться вдоль винта в ту или другую сторону (при том же направлении вращения винта). Это используется для изменения направления реверсирования поступательного движения, например при быстром подводе и отводе суппорта в револьверных станках. На одной и той же части ходового винта сделаны две как бы перекрещивающиеся резьбы — правая и левая. На винт надеты две гайки — одна с правой, а другая с левой резьбой, но движение от винта каждый раз передается лишь одной из них. С помощью сцепных муфт или других устройств в зацепление с винтом может быть введена та или другая гайка и в зависимости от этого суппорт получает движение в том или другом направлении.
К винтовым передачам относятся и телескопические винты. Они применяются в фрезерных станках для вертикального передвижения консоли со столом (рис. 52). Винт 1 этого механизма вращается в гайке 2, но она, кроме внутренней резьбы, имеет и наружную резьбу. Будучи гайкой по отношению к винту 1, она является винтом по отношению к внешней гайке 3. Сначала винт 1 вывертывается вверх по гайке 2, которая в это время остается неподвижной. Когда же винт 1 доходит до конца своего хода, его нижняя головка упирается в буртик гайки 2 и приводит ее во вращение. В дальнейшем гайка 2 превращается в винт, который вывертывается из неподвижной гайки 3. Механизм компактен и в то же время имеет удвоенную длину хода.
Превращение вращательного движения в возвратно-поступательное производится часто при помощи кривошипно-шатунных механизмов (рис. 53). Они состоят из кривошипа, совершающего вращательное движение, шатуна, передающего движение от кривошипа к ползуну, и ползуна, совершающего возвратно-поступательное движение. Что касается шатуна, то он имеет сложное качающееся движение, при котором один конец его, соединенный с 102 кривошипом, вращается, другой же конец, соеди-
Рис. 52. Телескопический	Кривошипно-шатунный Рис. 53.
винт	механизм
ценный с ползуном, движется возвратно-поступательно.
Кривошипно-шатунные механизмы по конструкции бывают самыми различными. Эти механизмы применяются, например, в долбежных станках, в которых ременная, а затем зубчатая передача приводит во вращение кривошип в виде диска с эксцентрично установленным пальцем. С пальцем связан шатун, передающий от него движение долбяку и вызывающий его перемещения вниз и вверх. Кривошип представляет собой сплошной круглый диск с эксцентрично расположенным пальцем, причем его можно переставлять ближе или дальше от оси вращения диска, регулируя этим величину хода или размах долбяка (равный двойному радиусу кривошипа). Применяется также раздвижной (телескопический) шатун, длина которого может изменяться в соответствии с установленным ходом.
Рис. 54. Кривошипно-шатунный механизм зубодолбежного станка
Более сложное крй-вошипно-шатунное устройство в зубодолбеж-пых станках осуществляет возвратно-поступательное движение инструмента, нарезающего зубчатые колеса (рис. 54). Шатун здесь вызывает качательное движение передаточного рычага, на конце которого находится зубчатый сектор, т. е. часть зубчатого колеса. Он, качаясь вверх и вниз, перекатываясь по вертикальной круглой рейке, вызывает рабочие движения дол-бяка.
К кривошипно-шатунным механизмам близки кулисные механизмы. Основной их частью является кулиса с прорезью различной формы (прямой или
Рис. 55. Кулисный механизм
криволинейной), по которой движется палец, свя-104 занный с другой частью механизма (рис. 55).
Вращающаяся Рис. 56. кулиса долбежного станка
время, он дви-
Вертикальная кулиса качается вперед и назад вокруг оси (шарнира), находящейся в ее нижнем конце. Движение ей сообщается пальцем, находящимся на большом колесе и входящим в продольную прорезь кулисы. При движении по окружности палец свободно движется вдоль кулисы вверх и вниз, в то же время толкает ее вперед и назад.
При движении кулисы и суппорта вперед палец проходит по окружности большую дугу и за большее время, а при движении кулисы и суппорта назад он проходит меньшую дугу и за меньшее время. Следовательно, при прямом рабочем ходе, проходя нужное расстояние за большее время, он движется с меньшей скоростью. При обратном, холостом ходе, проходя его за меньше» жется быстрее.
Верхний конец кулисы движется по дуге окружности, ползун же и суппорт, получающие от него движение, должны двигаться прямолинейно в направляющих. Поэтому между ними вводится или дополнительное шарнирное звено или на конце кулисы (верхнем или нижнем) делается компенсирующая вилка с входящим в нее пальцем, благодаря чему длина кулисы может увеличиваться и уменьшаться.
Кулисный механизм применяется, например, в некоторых поперечно-строгальных станках для превращения вращательного движения в возвратно-поступательное движение ползуна и суппорта с резцом.
В долбежных станках применяется не качающаяся, а вращающаяся кулиса (рис. 56). Зубчатое колесо 1, сидящее на неподвижном валу с центром О», вращается от зубчатого колеса 2. На колесе 1 неподвижно закреплен палец с камнем 3, 105
который входит в прорезь коленчатой кулисы 4, вращающейся вокруг неподвижной оси с центром О2. По прорези другого колена кулисы перемещается палец 5. При вращении колесо 1 через палец и камень 3 приводит во вращение кулису 4 вокруг центра О2, которая, в свою очередь, через палец 5 и шатун 6 приводит в возвратно-поступательное перемещение ползун 7 с долбяком. Но так как центр О2 смещен по отношению к центру Oi, то при равномерном вращении пальца с камнем 3 кулиса и палец 5 вращаются неравномерно.
Изменения их скорости в течение оборота подобраны так, что долбяк при рабочем ходе движется медленнее, а при обратном, холостом ходе,— быстрее.
В Механизмы, регулирующие скорость
В станках применяются коробки скоростей и подач — механизмы, позволяющие переключать различные пары зубчатых колес и этим изменять передаточные отношения между приводом и шпинделем, суппортом или столом станка. Они бывают разнообразной, иногда весьма сложной конструкции.
Переключение скоростей в этих коробках осуществляется перемещающимися вдоль шлицевых валов скользящими блоками, которые состоят из двух зубчатых колес и более с различным числом зубьев и различными диаметрами (рис. 57, а).
Блок может свободно передвигаться вдоль вала и вращается вместе с ним, передавая движение. На другом валу в нужных местах закреплены зубчатые колеса, диаметры и числа зубьев которых различны, что позволяет им входить в зацепление с тем или другим колесом блока. При этом образуются передачи с различными передаточными числами:
*1	-- ,	»	* -- г *
h	г2	г3
В коробках скоростей другого типа зубчатые 106 колеса ведущего и ведомого валов находятся на

е)
постоянных местах и все время зацеплены между собой (рис. 57, б).
Между колесами Zi игг.гзн z4расположены сцепные муфты и М2, жестко посаженные на ведомом валу. Если смещать муфты вправо или влево, то зубья, расположенные на торцах муфты и зубчатого колеса, могут соединять то или иное зубчатое колесо с ведомым валом. Через это ведомое колесо происходит передача движения, остальные колеса, не включенные на валу муфтами, вращаются вхолостую и в передаче не участвуют. Так как четыре пары зубчатых колес имеют различные диаметры и числа зубьев, то, включая то или другое ведомое колесо, можно получить четыре различных передаточных числа:
~ >	*2 — -— 1з — —~ ' ‘i — -----~Г •
г1	г2	г3	г4
Чтобы получить еще большее число передаточных отношений, применяют более сложные коробки с большим числом валов. На рис. 57, в показана коробка того же типа, что и предыдущая, но к ней добавлен зубчатый перебор с двумя парами колес
и -г- •
г5	г6
Сцепной муфтой Af3 перебор можно включать и переключать. При выключенном переборе он будет вращаться вхолостую, движение будет передаваться прямо от ведомого вала коробки к шпинделю станка. В этих случаях коробка будет давать прежние четыре скорости. Если включить перебор, движение от ведомого вала к шпинделю будет передаваться через него, как бы «окружным путем». Причем это можно сочетать с любым из четырех прежних включений колес ведомого вала и получить еще четыре передаточных числа (всего их теперь уже восемь):
Zi?5Z9 .	:	VA
15 — -Г~Г~,— >	‘6 —	, , ,	•
г1г5г6	г2г5г6
108
Гитара сменных колес Рис. 58.
Иногда при нарезаний резьбы на токарных станках подачу суппорта с резцом регулируют сменными колесами — гитарой. Гитара дает возможность точно подбирать различные передаточные числа, необходимые при нарезании винтов с различным шагом.
На токарно-винторезных станках гитара со сменными колесами (рис. 58) находится между осью 01 (с колесом а) и осью ходового винта 02 (с колесом d). Между ними устанавливается промежуточная ось 03 с двумя колесами b и с. Таким образом вводятся две пары сменных зубчатых ко-fl с „	,
лес — и —. 1 итара имеет фасонный рычаг с двумя b d
пазами: один радиальный А, а другой круговой Б. В первом радиальном пазе закрепляется общая ось колес b и с. При наладке она устанавливается на таком расстоянии от оси 02, чтобы колеса с и d, образующие вторую пару, находились в зацеплении друг с другом. Для установки первой пары колес а и b рычаг гитары поворачивается вокруг оси 02 на такой угол, чтобы оси этих колес находились друг от друга на растоянии, равном сумме их радиусов. Рычаг гитары закрепляется в нужном положении с помощью неподвижного пальца В, входящего в круговой паз.
При нарезании резьбы надо определить передаточное отношение между валом шпинделя П\ и ходовым винтом п2. Отношение их чисел оборотов должно соответствовать отношению между существующим шагом ходового винта tx,e и шагом нарезаемого винта tH.e. Во сколько раз шпиндель станка и деталь вращаются быстрее (или медленнее) ходового винта, во столько же раз шаг нарезаемой 109
резьбы будет меньше (йлй больше) шага ходового винта:
tflje _____ ^2
^Х.в	Щ
Например, если шаг ходового винта 6 мм, а нужно нарезать винт с шагом 3 мм (вдвое меньше), за один оборот ходового винта суппорт продвигается вдоль него на 6 мм. Но нужно, чтобы за один оборот шпинделя резец продвинулся вдоль него на 3 мм, значит ходовой винт должен вращаться со скоростью вдвое меньшей, чем шпиндель.
Отношение шага нарезаемого винта к шагу
ходового винта равно передаточному отношению их скоростей вращения:
Jh.b __ •
tx.e
В данном случае i = —. Но вращение от шпин-
деля к ходовому винту передается через несколько пар зубчатых колес — трензель, сменные колеса гитары, а нередко и коробку передач; их передаточные отношения: iTP, i?M и in. п. Поэтому общее передаточное отношение i равно произведению этих передаточных отношений:
,	--- 1тр1см1к,п'
*х.в
Передаточное отношение трензеля irp постоянно, известно и обычно равно 1. Передаточное отношение коробки подач изменяется в зависимости от числа зубьев сцепленных колес, которое можно 25
определить iK.n. =-----• Шаги ходового и нарезае-
36
мого винтов тоже известны, предположим ix.e = = 6 мм, a tH.e — b мм. Передаточное отношение сменных колес гитары надо определить. Из приведенного равенства
tn.в 1см — Г .
1Х.в1тр1К-П
Подставим сюда все известные величины, тогда
5-1-36 _ 6
ПО	6-1-25 ~ 5 •
Теперь остается только подобрать и установить в гитаре сменные зубчатые колеса с таким общим передаточным отношением. Для этого имеется набор колес, у которых числа зубьев различаются на 5 (10, 15, 20 и т. д.). Умножим числитель и знаменатель дроби на 5:
г, _ 6  5 _ 30 г2 ~ 5-5 ~ 25
При работе на металорежущих станках большое значение приобретает возможность плавного, бесступенчатого регулирования скоростей, при котором можно получить любую скорость. Коробки скоростей и подач с переключением зубчатых колес часто не удовлетворяют этому требованию — изменение скоростей в них носит ступенчатый характер. Например, в упомянутой коробке можно 25	35
было получить передаточные отношения:—; —;
35	25
20 п	л
—. В некоторых станках встречаются коробки с большим числом промежуточных пар зубьев, однако даже при их наличии любую скорость переключением зубчатых колес получить нельзя.
Для плавного, бесступенчатого регулирования применяют механизмы с гладкими фрикционными колесами, передающими движение силой трения. В современных станках иногда применяются фрикционные вариаторы с раздвижными конусами (рис. 59,а). На ведущем и на ведомом валах вращаются по два конуса, направленных друг к Другу торцовыми поверхностями меньшего диаметра. Вращение от одной пары конусов к другой передается ремнем трапециевидного сечения, который благодаря своим скошенным краям входит между конусами и соприкасается с их коническими поверхностями. Конусы на ведущем и ведомом валах могут передвигаться по ним и сближаться или удаляться друг от друга. При этом ремень приближается к оси одних конусов, где диаметры их меньше, и удаляется от оси других, диаметр которых больше (или наоборот), а от этого изменяется передаточное отношение. Конусы соединены боковы-
ш
Рис. 59. Бесступенчатые вариаторы скоростей
ми штангами Ш, которые поворачиваются вокруг осей О. Благодаря этому при сближении ведущих конусов ведомые, наоборот, удаляются один от другого, при взаимном удалении ведущих колес ведомые сближаются, что и влияет на передаточное отношение.
Существуют плоские, или лобовые, фрикционные вариаторы (рис. 59,6). В наиболее простом из них ведущий ролик катится по торцовой поверхности большого диска и передает ему вращение. Движение передается от ведущего ролика к ведомому диску. При регулировании скорости ролик передвигают вдоль диска — ближе к его центру или ближе к периферии. Передаточное отношение в таких вариаторах
112	V
Так как ролик можно передвигать в любое положение, то здесь совершается бесступенчатое плавное регулирование скорости вращения диска. Движение можно передавать и в обратном направлении — от диска к ролику.
В более сложном плоском вариаторе (рис. 59, в) имеется два больших диска; передвижной ролик вращается между ними. Один диск является ведущим, а другой — ведомым. Ролик служит лишь промежуточным звеном, передающим вращение. При регулировании скорости ролик перемещают вдоль обоих дисков, причем, приближаясь к центру одного из них, он в то же самое время удаляется от центра другого. Поэтому изменение передаточного отношения и плавное регулирование скоростей производится быстрее и в более широких пределах, чем в вариаторе с одним диском.
При передаче движения механизмами станков важна не только скорость, но и направление вращения. В передачах с гибкими звеньями (ременных, цепных) ведомые шкив или звездочка вращаются в том же направлении, что и ведущие. В зубчатых же механизмах, в каждой паре сцепленных колес ведомое колесо вращается в сторону, противоположную ведущему. В сложных зубчатых передачах каждая следующая пара колес изменяет направление вращения на обратное.
В передаточных механизмах имеются иногда промежуточные (паразитные) колеса, входящие в зацепление не с одним, а с двумя соседними колесами. На передаточное отношение такое колесо (число его зубьев) не влияет. В формуле передаточного отношения количество зубьев паразитного колеса z2 оказывается как в знаменателе, так и в числителе, и поэтому сокращается:
Zl?2 _ _£1_
г22з 2з
Но паразитные колеса изменяют направление вращения, для чего они нередко и применяются. Служат они и для соединения далеко расположенных друг от друга колес.
113
Рис. 60. Реверсирующие устройства —трензель
Во многих станках применяются специальные механизмы для реверсирования, т. е. изменения направления движения. Так, в токарных станках надо переключать прямую и обратную подачу суппорта, а для этого изменять направление вращения ходового вала или винта. С этой целью применяется трензель (рис. 60, а), основанный на действии паразитных колес. Между ведущим колесом Zi и ведомым 24 вводится одно или два (22 и z3) промежуточных колеса. Они установлены на поворотной качающейся раме, позволяющей изменять зацепление и передавать движение через одно или через оба эти колеса. В первом положении ведомое колесо г4 вращается в том же направлении, что и ведущее 2ь во втором — в противоположную сторону.
Применяются и другие реверсирующие механизмы. На рис. 60, б движение от ведущего вала Bi к ведомому В2 передается или через два зубчатых колеса Zi и 22, или через три колеса 23 , 24, 25, из которых 24 паразитное и изменяет направление вращения. В первом случае ведомый вал будет вращаться в сторону, противоположную ведущему, а во втором в ту же сторону. Колеса 22 и 25 на ведомом валу вращаются свободно, но с помощью сцепной муфты М одно из них может быть связано с валом и вращение будет передаваться ему через то или другое колесо, в противополож-114 пых направлениях.
Мальтийский механизм
Рис. 61.
В некоторых случаях в станках бывает необходимо не непрерывное вращение, а периодическое с остановками. Например, периодически поворачивается головка револьверного станка. Для этой цели применяются мальтийские механизмы. На их ведомом диске сделано несколько длинных радиальных прорезей. Если на диске четыре прорези, то он похож на мальтийский крест, откуда и пошло название механизма. Ведущая часть механизма представляет собой диск с выступающим в одну сторону водилом, на конце которого перпендикулярно плоскости диска установлен палец. При зацеплении этот палец входит в прорезь ведомого диска, к которому он тоже перпендикулярен (рис. 61).
Ведущий диск с водилом вращается непрерывно и равномерно, а ведомый неподвижен. Но как только палец подходит к прорези ведомого диска (/), он входит в эту прорезь и при дальнейшем вращении диска заставляет вращаться и ведомый диск. При этом вращении палец сначала движется по прорези от периферии к центру, доходит до конца прорези, а затем движется обратно, все время увлекая за собой ведомый диск (2). Когда же палец диска выходит из прорези и удаляется от нее (3) — ведомый диск перестает вращаться, останавливается и остается неподвижным (выстаивает) в течение всего времени, пока палец диска не сделает остальную часть оборота и снова не подойдет к следующей прорези. Тогда ведомый диск опять повернется на часть своего оборота и 115
Сйова остановится. В результате ведомый диск совершает периодические повороты с остановками: механизм превращает непрерывное вращение ведущего диска в прерывистое вращение ведомого.
Число прорезей у ведомого диска может быть различным, а отсюда различным будет и число поворотов с остановками за один полный оборот. Например, револьверная головка совершает шесть поворотов — и здесь нужно колесо с шестью прорезями.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ
И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
В СТАНКАХ
В современных станках большое применение находят различные гидравлические устройства, в которых движение и силы передаются действием жидкости (обычно маслом), сжатой насосом до высоких давлений. Эти устройства отличаются рядом ценных свойств: плавностью хода, возможностью передавать большие силы, бесступенчато и в широких диапазонах регулировать скорости. Гидравлические устройства особенно важную роль играют в автоматизации станков и в управлении ими, причем все это осуществляется сравнительно простыми средствами.
Преимущества эти связаны с важными физическими свойствами жидкостей. Они принимают любую сложную форму тех сосудов, полостей и трубопроводов, в которых находятся и должны работать.
Очень важным свойством жидкостей является их способность передавать давление. По закону Паскаля жидкости передают давление во все стороны и равномерно, т. е. с одинаковой силой на каждый квадратный сантиметр. Они передают его и вдоль длинных, изогнутых и разветвленных труб любой сложной формы. Когда на одном конце трубопровода наоос произво-
Жидкостные насосы
Гидравлические двигатели
Управление гидравлическими системами
Приборы, регулирующие скорость
Приборы, регулирующие давление
Пневматические устройства
117
ДИТ давление на жидкость, то на другом конце жидкость оказывает такое же давление на каждый квадратный сантиметр поршня рабочего цилиндра, приводящего в движение исполнительный орган станка (стол, суппорт и др.).
При этом важно различать: передаваемое давление, силу и работу, которую они производит в цилиндре. Работа равна силе, умноженной на пройденный путь. Поэтому необходимо учитывать как передачу давления на поршень в каждом его отдельном положении, так и работу этого давления движущейся жидкости на протяжении всего хода поршня.
В гидравлических системах применяется разное давление жидкости (масла). Это имеет большое значение при выборе размеров гидравлической аппаратуры. Исходить следует из правила, что общая сила, действующая на поршень рабочего цилиндра или на стенки сосуда, равна давлению, умноженному на площадь. Поэтому при меньших давлениях жидкости площадь поршней и размеры цилиндров и аппаратуры применяются большими, а при высоких давлениях — меньшими.
В качестве рабочей жидкости применяется очищенное минеральное масло. К маслу предъявляются следующие требования: в работе сохранять постоянные свойства, не содержать и не выделять воздух, обладать антикоррозионными свойствами. Необходимо, чтобы масло было достаточно вязким и превышало в 2,8—4,5 раза вязкость воды при температуре 50° С. Его вязкость не должна зависеть от температуры; застывать оно должно только при температуре ниже минус 15° С. Для предотвращения возможного пожара важно, чтобы масло не воспламенялось при температуре ниже 170—180° С.
Гидравлическая система имеет источник энергии — насос, создающий давление на жидкость и приводящий ее в движение. Гидравлические насосы бывают поршневыми или лопастными. В современных станках чаще всего применяются лопастные насосы различных систем. Насос получает 118 энергию от электродвигателя.
На другом конце гидравлической системы находится рабочий цилиндр или гидравлический двигатель, приводящий в движение исполнительный орган станка •— стол с деталью, суппорт, головку с инструментом и др. Гидравлические двигатели чаще применяются для получения возвратно-поступательного движения. Для этого служат различного рода рабочие цилиндры. Станок может иметь несколько гидравлических двигателей, приводящих в движение его различные исполнительные органы.
Важнейшей частью гидравлической системы является трубопровод, по которому от насоса к гидроприводу поступает жидкость. Металлические трубы прокладываются по станине и по другим частям станка и подводятся в нужные места к исполнительным органам.
Большое значение в гидравлических системах имеют органы управления: золотники, клапаны и другие устройства. Одни клапаны лишь открывают или закрывают (пуск и установ) проход для жидкости, другие (дроссельные) увеличивают или уменьшают поступление жидкости и этим регулируют скорость механизма. Золотники распределяют потоки жидкости — направляют их по трубам к тем или другим органам станка. Применяются также предохранительные, редукционные (понижающие давление) обратные, переливные и другие клапаны. Органы управления располагаются в соответствующих местах гидравлической системы. В современ- . ных станках их действие все более автоматизируется, причем они связаны между собой и образуют единую и сложную систему управления.
Рассмотрим простейшую, типовую схему гидравлической системы, которая может быть применена, например, в шлифовальном станке для возвратно-поступательного движения его стола или в поперечно-строгальном станке для движения суппорта (рис. 62).
Насос 9 всасывает масло из бака 8 и нагнетает его по напорному трубопроводу 10. Масло, пройдя через несколько кранов, доходит до распределительного золотника 5, который направляет его по правому 4 иди левому 12 распределительным
Стол
Рис. 62. Гидравлическая система шлифовального станка
трубопроводам. По ним жидкость поступает в рабочий цилиндр 2, с правой или с левой стороны ог поршня 3. Под давлением масла поршень движется в то в одну, то в другую сторону, и его шток 1 приводит в движение связанный с ним стол или суппорт. В то время как поршень движется, например, влево, он выталкивает из левой части цилиндра отработавшее масло и оно по трубе 12, через золотник и по отводной трубе 7 поступает обратно в бак. Так заканчивается движение потока масла по гидравлической системе.
Если в системе окажется излишек масла, то оно через предохранительный клапан 11 будет отведено обратно в бак. Дальше находится стопорный кран, который может прекратить доступ масла во всю остальную часть системы. Дроссельным клапаном 6 можно увеличить или уменьшить количество подаваемого масла.
• Жидкостные насосы
Одной из важнейших частей гидравлических систем являются жидкостные насосы. Современная 120 промышленность в основном отказалась от порш-
Гидравлический насосы:	Рис. 63.
а — шестеренный; б — лопастной; в — поршневой ротационный
невых насосов возвратно-поступательного действия и использует насосы вращательного или ротационного действия. Они более производительны и создают непрерывный поток жидкости.
Наиболее просты шестеренные насосы, представляющие собой два сцепленных зубчатых колеса, вращающихся в закрытом корпусе (рис. 63, а). У насосов имеется полость всасывания с низким давлением, в которую жидкость засасывается из резервуара, и полость нагнетания с высоким давлением, из которой жидкость поступает в гидравлическую систему. Из полости всасывания жидкость захватывается зубьями и выталкивается в полость нагнетания. Важно, чтобы между зубчатыми колесами и стенками корпуса были возможно меньшие зазоры и чтобы через них не просачивалась жидкость.	121
Волее сложные лопастные насосы (рис. 63,6) состоят из неподвижной части — статора, в полости которого вращается барабан-ротор. Полость статора часто имеет не круглую, а эллиптическую форму. Поэтому между круглым ротором и стенками полости статора с двух противоположных сторон остаются промежутки П. В роторе с нескольких сторон прорезаны наклонные пазы, в которые входят плоские лопасти Л, причем лопасти эти могут свободно перемещаться в пазах. Во время вращения ротора, в тех местах, где стенка полости от него отходит, лопасти выталкиваются из пазов действием центробежной силы и прижимаются к стенке полости. Когда же эта стенка снова приближается к ротору, она вталкивает лопасти обратно в пазы.
В промежутки между ротором и стенками полости выходят концы трубопроводов (окна). На статоре имеется два окна всасывания В и два окна нагнетания Н. Когда лопасти ротора проходят по расширяющейся части промежутка, за ними образуется пониженное давление. Поэтому жидкость всасывается из бака и увлекается вслед за лопастями. Когда лопасти проходят через наиболее широкое место промежутка и дальше переходят в его суживающуюся часть, происходит обратное — объем здесь уменьшается, давление увеличивается и жидкость выталкивается через окна нагнетающих трубопроводов.
Так происходит два раза за полный оборот ротора, поэтому эти насосы называются насосами двойного действия.
Применяются также поршневые ротационные насосы (рис. 63, в). Они состоят из статора, внутри которого вращается ротор. В роторе с нескольких сторон прорезаны сквозные каналы, доходящие до центральной полости (как бы небольшие цилиндры Ц), по которым движутся поршни П. При вращении ротора внешние их концы движутся по направляющим внутренней поверхности полости статора.
Эта полость имеет здесь круглую форму, ро-122 юр установлен в ней эксцентрично, т. е. ось его
сдвинута в сторону от оси полости статора на величину е. От этого промежуток между ротором и стенками полости в одной половине расширяется, а в другой суживается. Когда стенка полости удаляется от ротора, поршни в его цилиндрах движутся в направлении от центра к периферии ротора. Там же, где стенка полости приближается к ротору, поршни движутся обратно от периферии к центру.
В середине ротора находится центральная полость насоса, в которую выходят трубопроводы: В, всасывающий из бака, и Н, нагнетающий в систему. Всасывающая и нагнетающая полости наглухо разделены перегородкой.
Когда каждый цилиндр проходит мимо всасывающей полости В, поршень в нем движется от центра к периферии ротора. Поэтому в цилиндре создается пониженное давление и он всасывает масло из трубопровода. Когда же цилиндры проходят мимо нагнетающей половины Н центральной полости, поршни движутся от периферии к центру и жидкость нагнетается им в систему станка.
Для изменения скорости движения исполнительных органов станков необходимо иметь возможность изменять (регулировать) производительность насосов — количество масла, нагнетаемого ими в каждую минуту. Это достигается изменением эксцентриситета е. Чем больше эксцентриситет ротора, чем шире промежуток между ними и неподвижной стенкой полости, тем поршни имеют больший ход и насос нагнетает больше масла.
Для регулирования насоса его статор передвигается по направляющим относительно ротора, отчего эксцентриситет последнего становится большим или меньшим. Производительность регулируется очень плавно.
Гидравлические двигатели
Гидравлические двигатели применяются как приводы вращательного движения, например, шпинделей токарных, резьбошлифовальных и других станков.
123
По своему устройству они очень близки к ротационным насосам, но назначение и действие их другое. Если в насосе вращается ротор (электродвигателем) и благодаря этому он нагнетает жидкость, то в гидравлическом двигателе, наоборот, надо в него нагнетать жидкость (насосом) и от этого его ротор вращается. Насос и двигатель являются обратимыми машинами.
Рассмотрим, как действует ротационный двигатель, у которого в эксцентрическом роторе устроены цилиндры с поршнями. В нагнетательную половину его центральной полости поступает жидкость, нагнетаемая насосом. Из нее под давлением она переходит в цилиндры ротора и толкает их поршни. Концы поршней давят на внутреннюю неподвижную стенку корпуса, которая в этой половине удаляется от ротора. Благодаря наклонному положению этой стенки сила, с которой давит на нее каждый поршень, разлагается, и одна из ее составляющих заставляет поршни двигаться вдоль стенки корпуса. В результате эксцентрический ротор начинает вращаться. На второй стадии поворота стенка полости приближается к ротору и вталкивает поршни обратно в цилиндры. От этого отработавшая жидкость, потерявшая свою энергию, выталкивается из цилиндров в отводящую половину центральной полости и из нее по трубе сливается в бак.
Аналогично может работать и ротационный двигатель лопастного типа. В тех местах, где стенки полости отходят от ротора, жидкость, нагнетаемая насосом через впускные окна, подается под лопасти, давит на них и заставляет ротор вращаться там, где стенка полости приближается к ротору. Отработавшая жидкость выталкивается через выпускные окна и стекает в бак.
Скорость вращения ротационного двигателя можно изменять двумя способами: или с помощью насоса гидравлической системы, или регулируя работу самого двигателя. В первом случае надо увеличивать или уменьшать производительность насоса, т. е. количество жидкости, которое он посылает 124 в двигатель. Чем больше жидкости в каждую ми-
Гидравлический двигатель вращательного движения
Рис. 64.
нуту поступает в двигатель и проходит через цилиндры его ротора (или через полость и давит на лопатки), тем больше частота вращения ротора. Производительность насоса регулируется изменением эксцентриситета — смещением корпуса по отношению к ротору.
Регулировать скорость двигателя можно и изменяя смещение ротора в самом двигателе. От этого увеличивается или уменьшается ход его поршней, наполнение цилиндров и количество жидкости, проходящей через двигатель, а поэтому изменяется частота его вращения. Часто сочетают оба способа: на меньших скоростях регулируют производительность насоса, а при больших — эксцентриситет двигателя. Очень важно и ценно то, что смещать корпус и изменять эксцентриситет можно на любую, самую малую величину, поэтому гидравлические механизмы дают возможность очень плавно регулировать скорости.
В станках требуются компактные устройства для плавного, бесступенчатого регулирования скоростей (вместо коробок с зубчатыми передачами). 125
С этой целью гидравлический насос и двигатель соединяют вместе (рис. 64). Образуется система с кольцевой циркуляцией жидкости, которая от насоса под высоким давлением направляется в двигатель, а отработав в нем, возвращается обратно в насос. В насосе или в двигателе смещением корпуса изменяется эксцентриситет ротора и этим плавно регулируется скорость двигателя. С этой же целью между насосами и двигателем может быть введен дроссельный кран. Гидроприводы с плавным регулированием применяются, например, в токарных станках для вращения шпинделя.
О Управление гидравлическими системами
Гидравлические системы управляются различными устройствами. Некоторые из них — дроссельные краны, применяемые для регулирования скорости поршня, уже были рассмотрены.
Большое значение имеют также распределительные устройства, особено золотники. Они направляют жидкость по тем или другим каналам в различные узлы станка и производят в них сложные переключения и этим управляют работой всей системы. Каналы из разных частей станка подводятся к корпусу золотника, к определенным его местам. Золотник имеет подвижную часть — плунжер с прорезанными внутри каналами и полостями. Плунжер при продольных перемещениях из одного положения в другое соединяет одни каналы и разъединяет другие. Золотники могут быть многопозиционными.
Особенно распространены реверсивные золотники, управляющие возвратно-поступательным движением исполнительных органов станка. В своих различных положениях они соединяют напорный трубопровод, подающий масло от насоса, с тем или другим распределительным трубопроводом, направляющим его в правую или левую полости цилиндра. В то же время каналы золотника соединяются с другой частью цилиндра и через отводящие трубопроводы направляют отработавшее масло 126 в бак.
Схемы работы золотника
Рис. 65.
Рассмотрим действие простого двухпозиционно-го золотника (рис. 65). У золотника пять отверстий, к которым подходят различные каналы гидравлической системы станка. В среднее нижнее отверстие 2 подается масло от насоса. Через верхние отверстия 4 или 5 оно направляется в левую или в правую части рабочего цилиндра, а через нижние крайние отверстия 1 или 3 отработавшее масло попадает в бак. Плунжер золотника передвигается то влево, то вправо. При его положении I средняя полость между плунжером и стенками золотника соединяет отверстия 2 и 4. Поэтому поток масла от насоса направляется в левую полость цилиндра. В то же время правая полость соединяет отверстия 5 и 5. Здесь отработавшее масло из правой части цилиндра направляется в бак. Когда плунжер золотника передвинется в положение II, то средняя полость соединит отверстия 2 и 5 и через них поток от насоса попадет в правую полость цилиндра. Левая же полость золотника соединит теперь отверстия 4 и 1 и в бак направится отработавшее масло из левой полости цилиндра. Такое переключение каналов повторяется при каждом цикле работы станка.	127
Действие золотников часто бывает значительно сложнее. Они управляют несколькими операциями, имеют большее число положений и производят различные переключения в гидравлической системе.
ф Приборы, регулирующие скорость
В гидравлических системах большое значение имеют приводы, которые применяются для получения возвратно-поступательного движения столов с деталями или суппортов с инструментами, для чего служат рабочие цилиндры различных видов.
Подвижными и передающими движение могут быть или поршень со штоком, или цилиндр (когда они связаны со столом), а шток и поршень закреплены неподвижно (рис. 66, а и б). В этих случаях давление масла, вызывающее движение, действует на торцовые стенки цилиндра — на одну или другую, при прямом и обратном ходах.
Цилиндров может быть не один, а больше, например три, из которых два служат для рабочего хода, а один для обратного холостого хода (рис. 66, в). По закону Паскаля жидкость передает давление равномерно на каждый квадратный сантиметр рабочей поверхности поршня. Чем больше его рабочая поверхность, тем больше действующая на нее сила. Для рабочего хода станка требуется гораздо большая сила, чем для холостого. В данном устройстве это достигается тем, что совокупная площадь поршней у двух рабочих цилиндров больше, чем у одного холостого. Кроме того, диаметры, а следовательно, и площади поршней у двух первых цилиндров больше, чем у третьего.
Холостой ход должен происходить за меньшее время и с большей скоростью, чем рабочий, что осуществляется здесь благодаря меньшему диаметру, а следовательно, и меньшему объему этого цилиндра. Имея меньший объем, он быстрее наполняется маслом и поэтому ход его поршня совер-128 шается с большей скоростью.
Рис. 66.	Гидравлический привод стола:
а — с подвижным поршнем; б — с подвижным цилиндром; в — с тремя цилиндрами
Для получения различных скоростей при рабочих и холостых ходах применяются также цилиндры дифференциального действия. Обе полости такого цилиндра, находящиеся по разные стороны от поршня, соединяются между собой каналом для прохода жидкости (через золотник). При холостом движении поршня (влево) масло вытесняется из левой полости, но не сливается в бак, а переходит в правую полость цилиндра. Здесь оно соединяется с маслом, поступающим от насоса, и увеличивает общее количество жидкости, проходящей через цилиндр. В результате холостое движение поршня происходит с большей скоростью. При рабочем же ходе (вправо) проход между обеими полостями цилиндра закрывается. Теперь жидкость от насоса подается в левую полость, а вытесненная из правой полости — сливается в бак. Через цилиндр протекает меньшее количество масла, и движение поршня происходит с меньшей скоростью.
Большое значение имеет регулирование скорости движения поршня в рабочем цилиндре и связанных с ними исполнительных органов станка. Скорость движения поршня зависит от количества (объема) жидкости, поступающей в цилиндр в единицу времени, а также от площади поршня. При постоянной площади поршня для увеличения или уменьшения его скорости надо изменять коли- 129 5—818
Рис. 67. Дроссельный кран
чество поступающей жидкости. Это достигается двумя способами:
1) с помощью специальных дроссельных кранов, изменяющих площадь его сечения и, следовательно, пропускающих больше или меньше жидкости;
2) регулированием работы насоса так, чтобы он нагнетал в систему большее или меньшее количество жидкости.
Применяются различные системы дроссельных кранов; наиболее распространены щелевые (рис. 67). При поворотах крана открывается более или менее широкий проток (щель), пропускающий жидкость из одной трубы в другую.
Рассмотрим устройство одного из поворотных щелевых дросселей. Конус К на конце цилиндрического плунжера находится на некотором расстоянии от стенок
канала, по которому протекает жидкость из входного отверстия 1 в выходное — 2. Между конусом и стенками канала остается более широкая или более узкая щель, по которой может протекать большее или меньшее количество жидкости. Для регулирования скорости конус с помощью винта ввертывают или вывертывают и этим изменяют величину щели, а тем самым количество протекающего масла. Винт имеет шкалу с делениями, по которой можно устанавливать дроссель на нужную скорость рабочего движения поршня в цилиндре.
Приборы, регулирующие давление
В гидравлических системах применяются также различные приборы для регулирования давле-130 ния
Таковы предохранительные, переливные и редукционные клапаны.
В шариковом предохранительном клапане (рис. 68) канал А соединен с трубопроводом, в котором надо ограничивать давление. Жидкость могла бы выходить из канала А в канал Б, но путь ей преграждает шарик, который пружиной прижимается к устью канала А и плотно его закрывает. Когда в канале А давление превысит установленный предел, то шарик поднимется и отожмет пружину. И тогда некоторое количество жидкости через канал Б сольется в бак, отчего давление в канале А снизится до нормального. Натяжение пру
Пред охранительный клапан
Рис. 68.
жины можно регулировать в соответствии с допускаемым давлением.
Недостаток такого клапана заключается в том, что при его работе шарик все время то поднимается, то опускается, создавая неприятный шум.
Если в клапан поставить слабую пружину, то такое устройство будет работать как обратный клапан, пропускающий масло лишь в одном направлении из канала А в канал Б, но закрывающий отверстие при течении масла в противоположную сторону. В первом случае масло поднимает шарик и открывает отверстие, а во втором — прижимает шарик.
В станках часто требуется понижать слишком высокое давление жидкости. Эту задачу выполняют редукционные клапаны. Их действие основано на том, что на пути потока жидкости создается значительное сопротивление, преодолевая которое 131
5:
Рис. 69. Гидравлическое реле	Рис. 69.
жидкость расходует свою энергию, и давление снижается.
При автоматизации управления механизмами станка требуется регулировать их работу в зависимости от давления жидкости в гидравлической системе. Для этого служат гидравлические реле (рис. 69), которые контролируют давление и в зависимости от него воздействуют на электрические цепи управления. Через канал А масло действует на мембрану 1, а она — на рычаг 2, который может поворачиваться вокруг оси 3. Когда давление жидкости чрезмерно увеличивается, оно преодолевает сопротивление пружины 4, и правый конец рычага поднимается и замыкает контакты 5 выключателя 6. Когда же давление уменьшается, пружина 4 опускает рычаг, и контакты 5 размыкаются. Сила пружины настраивается с помощью винта 7 на нужное давление жидкости. Замыкание и размыкание электрической цепи включает и выключает электромагнит, управляющий золотником.
Выше были рассмотрены различные гидравлические устройства, а совместную работу их можно показать на примере гидрокопировального приспособления к токарному станку (рис. 70).
С помощью гидрокопировальных приспособлений режущий инструмент, перемещаясь по дета-132 ли 2, в точности повторяет движение щупа по ко-
3
Схема работы гидрокопировального устройства
Рис. 70.
пиру. В связи с этим, при помощи гидрокопировального приспособления можно очень удобно обрабатывать детали сложной конфигурации. Суппорт 1 с резцом, подвижный гидравлический цилиндр и копировальный золотник 3 соединены в одно целое и движутся по направляющим. Поршень 4 и шток 5 цилиндра неподвижны. Масло от насоса проходит по каналу внутри штока и подается в заднюю полость цилиндра. Отсюда через отверстие в поршне оно переходит в переднюю полость цилиндра, а из нее переходит в золотник 3, и если отверстие в золотнике открыто, то масло через него стекает в бак. Но плунжер 6 золотника открывает это отверстие лишь при своем заднем положении, при переднем же положении он его закрывает. Впереди на копировальном золотнике находится рычажный щуп 7, движущийся по фасонной поверхности копира.
133
В соответствии с качанием щупа на шарнире рычаг вызывает перемещение плунжера золотника назад или вперед (с помощью пружины). Если плунжер золотника движется влево, то он закрывает выход маслу из цилиндра через золотник в бак. Не имея выхода, масло скопляется в передней полости цилиндра и давление его здесь увеличивается. Масло давит на переднюю стенку подвижного цилиндра, и цилиндр, а с ним и суппорт с резцом движутся влево. Если плунжер золотника перемещается вправо, то он открывает путь маслу из цилиндра в бак. Масло уходит туда из передней полости цилиндра, и давление в ней падает. Поступление же нового количества масла из задней полости цилиндра в переднюю задерживается из-за сопротивления в узком отверстии поршня. Поэтому давление масла в задней полости становится теперь большим, чем в передней, и в результате цилиндр, а с ним и суппорт с резцом движутся вправо.
Аналогичные гидравлические устройства широко применяются и в копировальных фрезерных станках, где они создают сложные движения фрезерной головки с фрезой по детали, в точности повторяющие движения щупа по копиру.
• Пневматические устройства
Устройства и механизмы, работающие с помощью сжатого воздуха, называются пневматическими. Они имеют много общего с гидравлическими, но в то же время и существенно от них отличаются, поскольку различны свойства самих жидкостей и газов, в частности воздуха. Как известно, жидкости не сохраняют ни объема, ни формы. Если жидкости практически сжимать нельзя, то газы легко сжимаются и расширяются. Воздушными насосами (компрессорами) можно уменьшать объем воздуха, при этом давление его увеличивается. При сжатии воздуха в нем образуется и накапливается особый вид энергии — энергия объемной упругости, способная при расширении производить большую 134 работу. Физическая сущность этой энергии упруго-
Пневматический зажимной патрон токарного станка Рис. 71.
сти газа состоит в том, что при сжатии и уменьшении объема молекулы егб сближаются, отчего газ и стремится расшириться.
Перемещаясь по трубопроводам пневматической системы, поток сжатого воздуха несет в себе запас этой энергии. На другом конце системы в рабочем цилиндре пневматического двигателя сжатый воздух расширяется и производит работу.
Пневматические системы состоят из элементов, в основном аналогичных гидравлическим системам, хотя в работе их есть существенные особенности.
На заводах сжатый воздух обычно подается из центральной компрессорной станции. Далее следует система труб-воздухопроводов, по которым воздух движется и несет свою энергию от компрессора до пневматических двигателей. Воздухопроводы разветвляются, подводя воздух к различным потребляющим его устройствам. Что касается отработавшего воздуха, то он выпускается в атмосферу. Поэтому пневматические системы, в отличие от гидравлических, часто не имеют обратных трубопроводов.
В пневматических системах применяются различные органы управления. Распределительные клапаны и золотники переключают воздухопроводы и направляют поток сжатого воздуха в ту или другую полость цилиндра. Применяются запорные, 135
I
Рис. 72. Пневматический аккумулятор
предохранительные и другие клапаны или краны. В различных местах пневматических систем ставятся вентили, позволяющие подключать или отключать отдельные участки сложной системы. В принципе действие этих приборов управления близко к гидравлическим.
Рассмотрим устройство пневматической системы на примере токарного зажимного патрона (рис. 71). Пройдя через кран управления и распределительный клапан, сжатый воздух направляется по каналам 1 или 2 и поступает в рабочий цилиндр 3 по одну или по другую сторону от поршня 4. От давления воздуха поршень, шток 5 и связанный с ним вал 6 движутся вправо или влево. Вал действует на длинное плечо рычага 8, который поворачивается во-
круг оси 7 и своим коротким плечом действует на кулачок 9 патрона. При движении поршня, штока и вала влево рычаги поворачиваются так, что их короткие плечи и кулачки с трех сторон зажимают заготовку. При движении поршня, штока и вала вправо рычаги поворачиваются в противоположную сторону и кулачки разжимают заготовку. Длина хода кулачков 3—5 мм.
В современной технике нашли применение пневмогидравлические системы, в которых сочетаются полезные свойства жидкости и сжатого воздуха. Примером таких систем может служить аккумулятор. Он поглощает избыток энергии, запасает некоторое ее количество, а когда нужно, отдает ее обратно в систему. Аккумулятор служит также и для выравнивания вредных колебаний давления.
В простейшем виде аккумулятор представляет собой вертикальный сосуд, в нижней части которого находится жидкость, а в верхней — воздух. Верхняя часть сосуда закрыта, а нижняя сообщается каналом с гидравлической системой. Когда давление в системе возрастает, масло сжимает находящийся 136 над ним воздух и он накопляет энергию упругости.
Когда же давление в системе падает, воздух расширяется, давит на жидкость и повышает давление.
Применяются и другие, более сложные устройства, одно из которых показано на рис. 72. Через отверстие в неподвижном плунжере 1 масло поступает в полость подвижного цилиндра 2. От давления масла цилиндр 2 поднимается выше в неподвижном цилиндре 3. Воздух в последнем сжимается и накопляет энергию. Когда давление в системе падает, этот сжатый воздух отжимает вниз цилиндр 2 и масло из него уходит в систему.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СТАНКОВ
• Электрические приводы станков
• Магнитные устройства в станках
• Управление электрической аппаратурой
138
Электрические приводы станков
Электричество очень широко применяется в станках и значение его трудно переоценить. Электричество в станках используется для приведения в действие их механизмов. Станок получает движение от отдельного (индивидуального) электродвигателя. При этом вал электродвигателя может располагаться горизонтально или вертикально, в зависимости от положения механизмов, которым надо передать движение. Электродвигатель можно встраивать внутрь станка, в таком случае он называется встроенным.
Обычно в современных станках привод осуществляется от нескольких электродвигателей. Например, в вертикально-фрезерном станке имеется пять электродвигателей, приводящих в движение шпиндель с фрезой, механизм рабочей подачи, механизм ускоренного перемещения стола и два насоса.
Многодвигательный привод упрощает конструкцию станков и в этом его большое значение. В станках обычного типа, чтобы передать движение от общего электродвигателя к различным рабочим органам станка, нужна цепь слож-
них передающих и преобразующих механизмов, В станках же с несколькими электродвигателями движение создается в каждой части станка, непосредственно у ее рабочих органов, потребность в сложных механических передачах в значительной степени отпадает или уменьшается.
Однако применение многодвигательного привода в станках встретило некоторые осложнения. Оно связано с регулированием скоростей и согласованием движений различных узлов станка между собой. Например, при нарезании резьбы на многодвигательном токарно-винторезном станке необходимо точное согласование скоростей вращения ходового винта, перемещающего суппорт с резцом и шпиндель с деталью. При малейшем несоответствии (рассогласовании) этих двух скоростей винтовая линия резьбы окажется неправильной. Значит необходимо устройство, которое бы согласовывало скорости.
В электротехнике создано такое устройство для согласования скорости вращения механизмов, расположенных на расстоянии друг от друга и не связанных между собой механическими связями. На двух разных валах находятся две небольшие электрические машины, каждая из которых состоит из неподвижной и вращающейся части — статора и ротора. Одна из них расположена на валу, связанном со шпинделем станка, а другая на валу, связанном с ходовым винтом его суппорта. Эти две электрические машины обладают важным свойством: обе они всегда вращаются с одинаковой скоростью или поворачиваются на один и тот же угол. Если скорости валов хотя бы немного разойдутся и станут различны, то автоматическое устройство сразу же снова их выровнит. Машины эти названы сельсинами, они поддерживают синхронное, одинаковое во времени движение. Так как части станка с сельсинами не связаны между собой механическими валами, такое устройство называют также электрическим валом.
Действие сельсин сложно, поэтому дадим лишь общее представление о них (рис. 73). В одних системах роторы обоих сельсин присоединены к сети 139
Рис. 73. Сельсины:
а — в равновесии; б — равновесие нарушено
при помощи скользящих контактов и получают от нее переменный ток. Статоры же к сети не присоединены и ток в них возбуждается по индукции, в результате вращения магнитных полей роторов. Но статоры таких сельсин соединены между собой проводами, по которым ток может переходить из одного в другой. Пока оба вала станка и роторы обоих сельсин вращаются с одинаковой скоростью, сельсины находятся в электрическом равновесии, в это время в соединяющих их проводах тока нет. Но как только скорость одного вала и ротора его сельсина становится больше или меньше, чем скорость другого, электрическое равновесие в сельсинах нарушается. В обмотках статора одного из них возбуждается большее напряжение, чем в обмотках другого, от этого в соединяющих их проводах возникает электрический ток. От его действия скорость отстающего сельсина увеличивается до тех пор, пока снова не наступит электрическое равновесие и скорость обоих сельсин (и валов 140 станка) не станет одинаковой.
В других системах более мощных сельсин к сети присоединены статоры, а роторы соединены между собой. Сущность действия от этого не меняется. Сельсины могут поддерживать не только равные скорости валов станка, но и нужное соотношение их скоростей, например шпинделя и ходового винта суппорта при нарезании резьбы. Для этого между сельсином и валом станка вводится передача, дающая требуемое отношение числа оборотов.
Магнитные устройства в станках ф
Свойство электромагнитов притягивать стальные предметы в момент прохождения в их обмотках электрического тока и отпускать эти предметы, когда ток в обмотках отсутствует, позволило применять электромагниты в устройствах для закрепления деталей на столе станка (например, плоскошлифовального). На рис. 74 показано такое устройство, имеющее верхнюю и нижнюю плиты. Электромагниты установлены в нижней плите, в которой чередуются северные и южные полюса. Электромагниты разделены немагнитными перегородками, препятствующими проникновению магнитного потока от одного полюса в другой. В верхней плите выполнены такие же полюса; эта плита подвижна и может смещаться в сторону. В рабочем положении ее полюса, тоже разделенные, находятся как раз над полюсами нижней плиты. Благодаря перегородкам поток магнитных силовых линий может проходить от одних полюсов в другие только через положенные сверху стальные детали и поэтому с большой силой их притягивает. После окончания шлифования детали верхнюю плиту сдвигают в сторону. Теперь ее немагнитные перегородки уже не приходятся против нижних. От этого магнитный поток проходит по более короткому пути через верхнюю плиту и в деталь не попадает, а магниты стола перестают его притягивать.
Магнитные столы станков очень удобны. Они дают возможность легко и быстро устанавливать и закреплять заготовки, а затем снимать готовые 141
Рис. 74. Магнитный стол:
а — во время работы; б — не рабочее положение
детали. Но в стальных деталях остается нежелательная намагниченность и их приходится дополнительно размагничивать. Для этого их потом помещают на некоторое время в магнитное поле переменного тока, в котором магнитные силы все время изменяют свое направление (туда и обратно), что уничтожает в стали оставшуюся намагниченность.
Широкое применение в станках нашли электромагнитные муфты. При управлении различными станками нередко приходится соединять и разъединять их валы. Если один вал служит продолжением другого, то их концы можно надежно соединить между собой муфтой и тогда вращение будет передаваться от ведущего вала ведомому.
Муфта (рис. 75) состоит из двух частей: ведущей 1 и ведомой 2 полумуфт. Ведущая полумуфта жестко соединена с валом 4. С ведомой частыб 142 полумуфты соединено зубчатое колесо, свободно
Электромагнитная сцепная муфта
Рис. 75.
вращающеся на валу. В ведущей полумуфте установлено несколько электромагнитов ЭМ, расположенных вокруг оси вращения. Во время вращения ток в обмотки электромагнитов подается через скользящие контакты 3 с неподвижными щетками и металлические кольца, вращающиеся вместе с муфтой. На ведомой полумуфте находятся якори электромагнитов Я, расположенные напротив их полюсов. Когда в электромагниты поступает ток, они с достаточной силой притягивают к себе якори, ведущая полумуфта увлекает за собой ведомую и один вал передает вращение другому.
Такие многодисковые муфты могут передавать большие нагрузки и, в тоже время, отличаются компактностью, небольшими размерами. Электромагнитные муфты применяются в коробках скоростей станков вместо механических муфт. В револьверных станках имеются, например, коробки скоростей с тремя валами и пятью электромагнитными муфтами. Бывают и сложные коробки с одиннадцатью муфтами. Сочетая сцепление и расцепление муфт на разных валах такой коробки можно получать большое количество скоростей. Применение электромагнитных муфт значительно упрощает управление станком.
Электромагнитные муфты служат хорошим средством автоматизации станков. В револьверных автоматах при каждом повороте револьверной 143
Рис. 76. Электромагнитная реверсивная муфта головки и переходе к следующей операции должны переключаться скорость вращения шпинделя и подача. Для этого головка при повороте замыкает соответствующие контакты, а управляющее электрическое устройство посылает приказы — токи соответствующим муфтам коробок скоростей и подач, которые и производят нужные переключения.
Электромагнитные муфты разнобразны по своей конструкции. На рис. 76 показана реверсивная муфта, с помощью которой можно вращать ведомый вал в том или в другом направлении. Ведомым является здесь общий вал В, свободно проходящий через обе половины муфты — правую и левую. Обе половины муфты являются ведущими, в каждой из них вделаны электромагниты ЭМ. Общим якорем для них служит диск Д, сделанный за одно целое с валом В. Когда ток подается в электромагниты правой или левой половины муфты, они притягивают диск и через него передают вращение валу. Магниты другой половины муфты в это время не получают тока, не притягивают диск, и эта полумуфта свободно вращается на валу В, не передавая ему движения.
Левой полумуфте вращение передается через два зубчатых колеса, а правой половине — через три, с промежуточным паразитным колесом, от этого и изменяется направление вращения. Следовательно, подавая ток в ту или другую половину 144 муфты, мы тем самым изменяем направление вра
щения ведомого вала. Муфты такого типа применяются, например, в продольно-строгальных станках, где они автоматически переключаются при каждой перемене рабочего и холостого хода стола и реверсируют механизм подачи.
Управление электрической аппаратурой ф
В современных станках ручное управление все более заменяется автоматическим. Средства и приборы управления бывают механическими, гидравлическими, электрическими и др. Электрическое управление станками намного совершеннее механического — оно проще, совершается быстрее, дает возможность управлять более сложными процессами и лучше их автоматизировать.
При нажатии одной электрической кнопки станок тут же включается в работу, при нажатии другой — останавливается. Сущность такого пуска и останова состоит в том, что замыкается или размыкается цепь электрических проводов, питающих током электродвигатель.
Управлять станком с помощью кнопок часто приходится из разных мест. Посмотрим, как строится для этого электрическая цепь (рис. 77). Участки цепи и приборы, в данном случае кнопки управления, могут быть соединены между собой последовательно или параллельно и несколько кнопок «Пуск» находятся в параллельных ветвях цепи. Благодаря этому можно замкнуть цепь в любой из этих ветвей (из разных мест), и по цепи пойдет ток. Кнопки «Стоп» включены последовательно одна за другой в общей линии цепи. Достаточно разомкнуть цепь в любом из этих мест и будет разомкнута вся цепь.
Такая простейшая электрическая схема показывает лишь основную сущность процессов, происходящих в этой цепи, и взаимную электрическую связь между ее участками и приборами. Схема не показывает их действительного расположения в пространстве. Параллельные ветви с кнопками «Пуск» и последовательные участки с кнопками «Стоп» подведены в различные места станка. 145 6—818
Рис. 77. Схема электрического управления станком с разных мест
Такое управление из разных мест особенно важно в тяжелых станках. Например, в тяжелых токарных станках управление производится с передней бабки, с суппорта и с задней бабки.
Большое, преимущество электрического управления состоит в том, что его можно производить с больших расстояний. Такое управление особенно важно в автоматических линиях. Из различных частей линии, от всех ее станков и транспортеров, протянуты провода на центральный пульт управления. По одним из них поступают сигналы о сос-стоянии работы, по другим могут посылаться электрические команды, включающие или отключающие электродвигатели, электромагниты и др.
Соединять и разъединять контакты электрических цепей может не только человек, нажимающий кнопку. Это может быть сделано и автоматически, например движущейся частью самого станка (его столом или суппортом). Встретив на своем пути устройство с контактами, движущаяся часть нажимает на него, замыкает или размыкает цепь и этим пускает в ход или останавливает другую часть станка (рис. 78).
Например, на шлифовальном станке стол с де-146 талью движется вправо, и когда к шлифовальному
Путевые выключатели	Рис. 78.
кругу подойдет левый конец детали, упор стола доходит до путевых контактов и замыкает их. В результате в обметку электромагнита поступает ток, он втягивает якорь и передвигает золотник из одного положения в другое. Масло перестает поступать в левую полость рабочего цилиндра и начинает поступать в правую. От этого не только прекращается подача стола и детали вправо, но начинается их движение в противоположном направлении, влево. Когда до шлифовального круга дойдет правый конец детали, другой упор стола дойдет до других контактов и воздействует на них. Ток перестанет поступать в электромагнит, а противодействующая пружина переведет золотник в прежнее положение. Масло опять направится в левую полость цилиндра, и стол с деталью снова пойдет вправо.
Конечно, путевые контакты должны быть установлены в определенных местах пути, так чтобы изменения в движениях станка автоматически происходили в заданные моменты обработки детали. При переналадке станка упоры переставляются в другие места, в соответствии с размерами новой детали. Правильная их установка поможет избежать потерь времени на излишние холостые ходы. 147 6*
Путевые выключатели и переключатели нередко выполняют и более сложную работу. Например, суппорт станка с инструментом приближается к детали на большой скорости. Подойдя к нему близко, он своим упором действует на путевой переключатель, а тот с помощью электромагнитных муфт вызывает переключение в коробке подач, и дальше суппорт и инструмент движутся с меньшей рабочей скоростью подачи. Когда же инструмент пройдет вдоль всего обрабатываемого участка детали, упор суппорта нажмет на другой путевой переключатель и суппорт с инструментом будет быстро отведен обратно. Такой путевой переключатель не просто замыкает или размыкает контакты цепи, он производит более сложное переключение нескольких цепей, от которого зацепляются одни муфты коробки и расцепляются другие, а также срабатывает реверсирующее устройство.
С помощью путевых переключателей можно осуществить и более сложные автоматические циклы работы станков, состоящие из ряда последовательных операций. Исполнительный орган, производящий первую операцию, заканчивает ее и при этом нажимает на путевой переключатель. Вступает в действие другой рабочий орган станка, производящий следующую операцию. Когда орган выполнит свою работу, он действует на путевые контакты и от этого начнется выполнение третьей операции и т. д. При такой автоматике весь рабочий цикл выполняется в виде цепи операций, в которой каждая следующая начинается в зависимости от окончания предыдущей. Однако, при сложных циклах, состоящих из многих операций часто выгоднее применять централизованную автоматизацию. Особенно сложны системы управления с путевыми переключателями в агрегатных станках и автоматических линиях.
Для управления электрическими цепями станков существует множество приборов, самыми распространенными из которых являются реле. Это электрические устройства, в которых замыкание или размыкание одних цепей, часто менее мощ-148 пых, производит замыкание или размыкание дру-
гих цепей, более мощных. На рис. 79 показаны две такие цепи. Первая из них питается током от более слабого источника. Замыкается она контактом К1 от руки или автоматически, например путевым выключателем. Слабого тока этой цепи было бы, конечно, недостаточно, чтобы питать мощный электродвигатель ЭД, но его достаточно, чтобы возбудить электромагнит ЭМ, который притянет якорь Я и этим замкнет контакты К2 второй цепи. Эта вторая цепь получает энергию от другого, значительно более мощного источника тока и она уже приводит в действие электродвигатель. Такое реле является усилительным. Оно позволяет цепями малой мощности управлять мощными цепями и включенными в них устройствами. Якорь электромагнита можно включить и иначе, так, чтобы при замыкании первой цепи он не замыкал, а наоборот, размыкал бы вторую мощную цепь или замыкал ее при размыкании первой цепи.
Имеются более сложные реле-распределитель-ные и переключающие, замыкающие контакты различных ветвей цепи и производящие переключения в общей схеме автомата, например шаговый переключатель (рис. 80). В электромагнит ЭМ по поводу посылается различное число коротких токов (импульсов). Каждый импульс намагничивает и на короткое время притягивает якорь Я. С якорем связана собачка С, которая каждый раз поворачивает на один зуб храповое зубчатое колесо. Как только импульс в электромагните прекратится, он опускает якорь, и пружина ставит собачку на место — устройство готово к следующему «ша-гу». Вокруг колеса расположены контакты К раз- *49
Рис. 80. Шаговый переключатель личных цепей автоматического устройства. Вместе с колесом поворачивается связанная с ним контактная планка П, которая своим концом переходит с одного конца на другой и подключает ту или другую цепь. Если, например, в электромагнит послано пять импульсов, то он 5 раз притянет якорь, собачка повернет храповик на пять зубьев, а поэтому планка замкнет контакты пятой цепи.
Близкое к этому устройство может служить и счетчиком — счетным реле. В зуборезном станке, например, оно может включать механизм следующей операции после того, как инструмент обработает определенное число зубьев. После каждого из них посылается импульс в электромагнит.
Более высокая ступень автоматизации станков носит централизованный характер, при котором все элементы автоматической системы сложной машины подчинены центральному управляющему аппарату, объединяющему и координирующему их работу. Эта задача выполняется механическими средствами, например, с помощью распределительного кулачкового вала, на котором вращается большое число кулачков различного профиля, управляющих различными органами станка. Такая механическая централизованная автоматика очень сложна и громоздка. Здесь несомненны преимущества электрических средств централизованной автоматики. Они гораздо компактнее, управляют точней и надежней и допускают автоматизацию гораздо бо-150 лее сложных процессов.
Принцип действия кулачкового командоаппарата
Рис. 81.
Для этих целей чаще применяются кулачковые командоаппараты (рис. 81). На общем валу установлен целый ряд профильных кулачков с выступами, направленными в разные стороны. При поворотах вала с кулачками их выступы действуют на расположенные вокруг контактные рычаги, замыкающие или размыкающие контакты электрических цепей автомата.
В зависимости от положения выступов каждого кулачка переключения цепей происходят при соответствующих поворотах командоаппарата. Взаимное расположение нескольких кулачков на общем валу дает возможность управлять различными цепями и согласовывать между собой движения разных органов станка, выполняя общий сложный технологический процесс.
На общем валу может вращаться набор из большого числа кулачков, особенно при централизованном управлении не отдельными станками, а автоматическими линиями. Командоаппарат координирует здесь работу не только многих станков или силовых головок, но и межстаночного транспорта, причем поддерживается ритм в работе всей линии.
Действие таких командоаппаратов напоминает действие кулачковых валов механической автоматики, но там выступы кулачков производили механическое действие — перемещали толкатели, здесь же они лишь замыкают электрические контакты. 151
СТАНКИ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
л Силовые приводы для станков с программным управлением
ф Системы построения программы
л Запись и воспроизведение программных сигналов
ф Координатнорасточной станок
модели 2Д450Пр с программным управлением
152
В последнее время появилось значительное количество автоматизированных станков, из которых особое внимание заслуживает программное управление. Станки с программным управлением легко переналаживаются при помощи программы, записанной на перфоленте, магнитной ленте, фотоленте, перфокартах или заданной переключателями, штекерными панелями и т. д.
При подготовке к производству каждого нового станка или другой машины требуется значительное количество приспособлений, кондукторов, копиров и другой оснастки, которая необходима при изготовлении самых различных деталей. Время, которое необходимо только на обработку этой оснастки, исчисляется сотнями тысяч часов и связано с затратой очень больших средств. Именно для решения этих технологических задач и предназначаются многие образцы станков, оснащенных системами программного управления, которые автоматизируют обработку деталей, имеющих сложные профили и поверхности. Система управления должна при этом обеспечивать заданное относительное движение инструмента и заготовки без применения копи
ра или шаблона, имея возможность быстро переходить с обработки одной детали на другую, особенно тогда, когда они выпускаются одиночными экземплярами или небольшими партиями.
Все устройства программного управления по назначению можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся устройства, позволяющие устанавливать детали относительно инструментов в отдельные позиции. Такими устройствами оснащаются токарные станки, предназначенные для обработки ступенчатых валов, сверлильные и расточные станки, в которых необходимо устанавливать обрабатываемую деталь относительно инструмента по заданным координатам. Эти устройства называются позиционными.
Ко второй группе относятся устройства, в которых в процессе обработки детали необходимо непрерывно управлять движением инструмента относительно детали. Такие устройства называются функциональными. Они применяются для обтачивания конусов и других сложных тел вращения на токарных станках, а главным образом для фрезерования и шлифования деталей, имеющих сложный объемный контур.
Процесс программного управления обработкой детали на металлорежущем станке разделяется на два этапа. Первый — составление программы обработки, второй — управление станком в соответствии с составленной программой.
Иногда в системах программного управления работой станка используются так называемые управляющие сигналы. Чаще всего это кратковременные значения (импульсы) электрического тока. С их помощью команда обозначается следующим образом. Один импульс соответствует определенному перемещению рабочего органа, два импульса —• перемещению, большему в 2 раза, три — большему в 3 раза и т. д. Например, если один импульс соответствует перемещению на 0,02 мм, то два импульса — на 0,04 мм, а десять — на 0,2 мм. Чтобы получить электрические сигналы шифрованной программы, их записывают на ленте или карте. Каждому импульсу команды соответствует отвер- 133
стие ленты. Прибавка отверстий в ленте называется перфорацией (от латинского Perforare — пробуравливать), а сама лента — перфорационной, или перфолентой.
Для перемещения на большую длину требуются очень длинные перфоленты, часто неудобные в работе. Поэтому гораздо выгоднее наносить импульсы на магнитную ленту, которая позволяет записать до десяти импульсов на один миллиметр.
Рассмотрим второй этап — управление станком в соответствии с составленной программой. Движение стола станка с деталью или инструмента относительно детали складывается из трех независимых перемещений по координатам X, Y и Z, что соответствует продольному, поперечному и вертикальному направлениям.
Для одновременного перемещения во всех трех направлениях на станке монтируются три независимых привода. В схеме устанавливаются также специальные высокочувствительные измерительные устройства, которые призваны, в процессе управления, все время сравнивать количество импульсов команды и контроля, что дает возможность с определенной точностью останавливать электродвигатель в соответствии с составленной программой.
Задача обработки сложных поверхностей — важнейшая, но далеко не единственная из числа тех, которые решаются с помощью систем программного управления. Например, часто оказывается необходимым обработать несколько отверстий в разных точках деталей, причем расстояния между этими отверстиями должны выдержаться с очень высокой точностью, измеряемой микронами. При этом перестановка инструмента или детали из одного положения в другое требует большого внимания, времени и очень высокой квалификации рабочего. Разработаны автоматические устройства для выполнения всех операций по обработке деталей, перестановке инструмента и т. д.
Опыт, накопленный в Советском Союзе по использованию станков с программным управлением, 154 дал большое число убедительных примеров эконо
мии времени и средств, которой удается достигнуть при их применении.
Автомат или автоматическая линия может обрабатывать с высокой степенью точности громадные количества деталей, но одного типа. Переход же на обработку другой детали, подчас очень незначительно отличающейся от предыдущей, связан со сложной и трудоемкой переналадкой автоматов, либо вообще оказывается невозможным.
Существенно важное свойство станков, оснащенных системами программного управления, заключается в том, что программа их работы, в отличие от программы работы специализированного автомата, может меняться в чрезвычайно широких пределах. Благодаря этому удается сочетать в одном агрегате производительность и точность специализированного автомата с приспосабливаемо-стью универсального оборудования.
Чтобы понять, благодаря чему достигается высокая универсальность станков с программным управлением, надо прежде всего сравнить способы задания программы работы у автомата и у станка с программным управлением.
Проектируя азтомат, предназначенный для обработки той или иной детали, конструктор стремится так выбрать и расположить его механизмы и устройства, установить значения пневматических, электрических и гидравлических параметров, чтобы с их помощью можно было, по возможности, просто и надежно воспроизвести или, как говорят, моделировать заданную программу технологического процесса. Движение инструмента относительно обрабатываемой заготовки определяется выбранной схемой автомата, размерами его звеньев и механизмов, параметрами устройств.
Естественно, что при таком методе автоматизации переход на обработку другой детали оказывается затруднительным. Значит, избежать этого затруднения можно только при условии, если программа работы будет сравнительно мало связана с конструкцией станка, если ее можно будет легко и быстро менять. На примере копировальных станков видно, какие преимущества имеет эта идея.
155
,o S ,г о!	г—Канал контроля
г с с г	I правильности, сои
1 I I £▼ тывания ОО + + в+ О + + + О + ®ОО + О + О	+	®+	о	+
+ ОО	+	в +	о	+
+ О + + ®О+О OO +	+	0 +	+	Q
+ + +О®О + О
Каналы для записи, величин перемещений
Отверстия для протяжки ленть
I
, От /ррезы К фрезе
Каналы для команд, определяющих направление движения
Рис. 82. Перфолента с записью программы .
Заменяя один копир другим, можно на одном и том же станке автоматически обрабатывать самые разнообразные криволинейные поверхности. Но для того чтобы обработать деталь на копировальном станке, нужен прежде всего копир, который должен быть изготовлен с точностью, превышающей точность самой обрабатываемой детали.
Как обойтись без копира? Ответ на этот вопрос подсказывает конструкция станка с программным управлением. Программа их работы задана в виде пробивок на перфоленте или перфокартах (рис. 82). Само собой разумеется, что гораздо проще в определенном порядке пробить ряд отверстий в бумажной ленте, не слишком заботясь об их размерах и форме, нежели изготовить образец сложной детали, да еще с чрезвычайно высокой точностью.
Простота такого способа задания программы определяется прежде всего тем, что перфорированная лента ни в коей мере не является образцом обрабатываемой детали. Она вообще ничем не напоминает о своем конкретном назначении. Однако 156 современный уровень техники позволяет применить
этот метод и в тех случаях, когда речь идет об автоматизации самых сложных процессов, выполняемых металлорежущими станками.
При создании систем программного управления станками используются различные способы кодирования программы в зависимости от ее объема и содержания, от тех технических возможностей и опыта, которыми располагают создатели станка, а также оборудования, необходимого для физического воплощения программы в виде набора перфокарт, либо перфоленты, киноленты, магнитной ленты, несущих систему отверстий, световых отметок или магнитных сигналов, в принятом коде выражающих числа программы.
Но если длину программной ленты можно довести до приемлемого размера, то гигантского количества отметок, которые должны быть на ней записаны, изменить нельзя. Как же вычислить и записать эту программу? Как нанести на магнитную ленту сотни тысяч, миллионы магнитных штрихов? Конечно не вручную! Для этого созданы специальные быстродействующие электронно-вычислительные машины — интерполяторы, которые ведут расчет программы по заданным опорным значениям траектории инструмента.
Вернемся вновь к методу копирования. Представим себе, что киноаппаратом заснят процесс обработки криволинейного профиля — процесс, в течение которого заготовка вращалась равномерно, а фреза двигалась то в одну, то в другую сторону, повторяя движение щупа (рис. 83).
Рассмотрим отснятую ленту кадр за кадром. Мы увидим, что на каждом из них фреза (и заготовка, конечно) занимает новое положение, отличающееся на конечную величину от того положения, которое она занимала на предыдущем кадре. Чем медленнее движется фреза и чем больше кадров в единицу времени мы снимаем, тем меньшие расстояния отделяют два положения фрезы, зафиксированных на двух смежных кадрах. И все-таки эти расстояния можно измерить хотя малой, но конечной величиной. Значит, на киноленте не зафиксирован полностью весь процесс движения фрезы.
157

Рис. 83. Схема последовательных положений фазы и обрабатываемой детали
Непрерывное ее перемещение представлено как совокупность кадров, показывающих фрезу в ряде последовательных положений. При воспроизведении заснятого процесса зритель воспримет совокупность отдельных или, как говорят, дискретных положний фрезы как ее непрерывное перемещение. А бесчисленное множество промежуточных положений, которое занимает фреза между двумя положениями, зафиксированными на смежных кадрах, будет восполнено, правда только приблизительно, за счет определенной инерции зрительного аппарата человека.
Теперь нетрудно ответить на вопрос относительно главной особенности цифрового задания программы. Она заключается в том, что необходимая для обработки траектория движения инструмента относительно детали представляется в виде ряда последовательных положений инструмента. Каждое из таких положений может быть определено числом, характеризующим, например, расстояние между центрами фрезы и обрабатываемой детали. Совокупность таких дискретных чисел, задающих ряд опорных точек траектории, будет представлять собой программу работы станка, выраженную в цифровом виде. В промежутках между опорными точками фреза не будет перемещаться строго по заданной траектории, но если опорных точек достаточное количество и вся система 158 правильно рассчитана и сконструирована, то от
клонение фактической траектории от заданной будет меньше некоторой обусловленной величины и деталь будет обработана с необходимой степенью точности.
Силовые приводы для станков с программным ф управлением
При работе станка с программным управлением от привода требуются обычно две скорости — рабочая и замедленная, так называемая «ползучая», включаемая перед точной остановкой на заданном значении программируемой координаты. Это несколько затрудняет применение асинхронных электродвигателей, где ползучую скорость можно получить переключением кинематической цепи привода с помощью муфт или применением специальных схем, в которых электродвигатель питается одновременно переменным и постоянным током.
Применяются также электроприводы с электро-машинным или электромагнитным усилителем и электронные приводы, в которых электродвигатель получает питание от электронного или электронно-ионного управляемого выпрямителя.
В станках с программным управлением широкое применение получили гидравлические следящие приводы, обеспечивающие большую скорость подачи при обработке и большую точность выполнения программы по сравнению с силовым электрическим следящим приводом. Указанные преимущества объясняются относительно малыми размерами гидродвигателей. Кроме того, гидроцилиндр выполняет непосредственную связь с рабочим органом, исключая редукторы и винтовые пары. Разработаны конструкции, в которых гидроцилиндры выполняют одновременно функции привода и цилиндрических направляющих.
В сверлильных и расточных станках с программным управлением привод должен обеспечить минимальное время перемещения инструмента или детали из одной позиции в другую с высокой точностью останова.	159
Схема управления приводом должна обеспечить требуемую характеристику разгона и торможения. Точный останов в сочетании с высокими скоростями ускоренного хода в некоторых станках этой группы обеспечивается применением двухдвигательного привода. Привод быстрых перемещений осуществляется одним двигателем, а при переходе на «ползучую» скорость включается второй двигатель. Применяется привод как на переменном, так и на постоянном токе.
Для получения низких подач и останова без перебега используют шаговые двигатели.
Для управления гидродвигателями и гидроцилиндрами применяют следящие золотники с поступательным и вращательным перемещениями. Одноступенчатый золотник имеет непосредственную связь с электромеханическим преобразователем, а двухступенчатый выполняется с промежуточным гидравлическим усилителем.
Электромеханические преобразователи для золотников с возвратно-поступательным перемещением выполняют в виде различных магнитоэлектрических или электромагнитных устройств. В качестве электромеханического преобразователя с непрерывным вращательным движением используют шаговые двигатели.
Первая ступень золотника включает электромеханический преобразователь и игольчатый клапан, вторая — распределительный золотник. Запаздывание начала движения основного золотника после подачи «скачка напряжения» на вход управления не превышает 4 м!сек. Введение обратной связи по скорости практически устраняет влияние на точность вязкости масла, сухого трения и т. и.
В станках с программным управлением применяют преимущественно аксиально-плунжерные гидродвигатели. Они рассчитаны на работу с золотником возвратно-поступательного действия и золотником непрерывного вращения. Гидродвигатель с золотником образует самостоятельную следящую систему с жесткой отрицательной обратной связью *ои по углу поворота выходного вала.
Системы построения программы
Системы программного управления металлорежущими станками строятся по разным признакам: по виду рабочих движений станка; по характеру программирующей информации; по устройству воспроизводящей части.
По виду рабочих движений станка системы программного управления разделяются на два основных класса: системы координатного или ступенчатого управления и системы контурного или непрерывного управления.
Устройство координатного управления обеспечивает перемещение обрабатываемой детали или инструмента из одной точки в другую, при этом важна высокая точность отработки перемещения в заданную координату, а вид траектории, получаемой при перемещении, особого значения не имеет. Координатное управление применяется преимущественно в сверлильных и координатно-расточных станках. Для него является характерным и неизбежным дискретный принцип движения. После перемещения инструмента или детали в заданную координату выполняется рабочая операция, относящаяся к этой точке (сверление, растачивание, шлифование); деталь в этот момент неподвижна.
Координатное управление может также выполняться в декартовых координатах в станках с поступательным движением или в полярных координатах в станках с вращательным движением детали. Различаются также системы с абсолютным управлением, которые обеспечивают перемещение в любую точку рабочего пространства, отсчитываемую от некоторого неизменного базового начала координат, и системы с управлением по приращениям, в которых каждое отдельное перемещение отсчитывается от предыдущего, как от нового начала координат.
Абсолютное значение параметров проще всего программируется в моделирующих системах и системах на схемах совпадения. Для программирования приращений значений параметров в этих 16!
системах необходимо либо производить перерасчет, находить абсолютное значение параметра после приращения и его программировать, либо при каждом приращении параметра совмещать начало отсчета с началом приращения, что требует усложнения системы.
Программирование приращения параметра осуществляется в импульсных системах, поскольку каждый импульс в этих системах соответствует какому-то элементарному (положительному или отрицательному) приращению параметра. При программировании приращений возможно суммирование ошибок отработки разовых программ. При большом количестве разовых программ накопленная ошибка может достигнуть значительной величины, в то время как при программировании абсолютных значений накопленных ошибок нет и ошибка отработки предыдущей разовой программы совершенно не влияет на точность отработки последующей.
Устройства контурного или непрерывного управления обеспечивают рабочее движение детали или инструмента по непрерывной траектории, которая и создает требуемую программой поверхность. Поэтому к точности отрабатываемой траектории предъявляются соответствующие требования. Контурное управление применяется главным образом во фрезерных и токарных станках всех видов.
К непрерывным системам относятся все системы, в которых программа записывается непрерывной величиной.
1. Система с амплитудой модуляции. В большинстве случаев это фотоэлектронные системы с записью программы в виде чертежа на бумаге или кривой на кинопленке. Ординаты ее амплитуды пропорциональны программируемым перемещениям.
2. Системы с фазовой модуляцией. Программа в них задается синусоидальным напряжением, фаза которого пропорциональна программируемым перемещениям.
Эти системы являются развитием следящих систем с сельсинными датчиками положения.
162
К дискретным системам относятся системы, в которых программа записана импульсами; их можно разделить на два основных вида:
а)	натуральные, в которых длина перемещений задается простым импульсом, т. е. каждый импульс имеет одну неизменную цену в единицах перемещения (импульсные системы);
б)	кодовые или цифровые, в которых программа записана кодом, т. е. величина перемещения задается условной комбинацией числа и порядка импульсов (система на схемах совпадения).
Воспроизводящие устройства системы программного управления различаются по принципу управления и по типу привода. По принципу управления все системы делятся на два основных класса — системы с разомкнутой цепью и системы с замкнутой цепью.
В системах с замкнутой цепью движения в процессе управления не контролируются и не сопоставляются с заданной программой. В системах с замкнутой цепью движения объекта непрерывно или дискретно через некоторые интервалы времени сопоставляются с заданием программы и управление движением осуществляется в функции отклонения (ошибок) управляемого параметра от заданного.
Цепь, которая передает результат измерения движения объекта к органу управления, называется обратной связью. Таким образом, все системы с замкнутой цепью управления — это системы с обратной связью.
Системы с разомкнутой цепью управления применяются сравнительно редко. Они выполняются на основе шаговых синхронных или синхронизированных двигателей с большим числом полюсов.
В основном для управления металлорежущими станками применяются системы с обратной связью.
Объясняется это тем, что в принципе системы с обратной связью должны обеспечить большую точность, так как результат управления движением непрерывно контролируется.
163
Запись и воспроизведение программных сигналов
Программу каждого процесса, задаваемую станку, необходимо предварительно тщательно подготовить, т. е. разработанный технологами производственный процесс требуется перевести на условный язык цифр. Как было сказано в предыдущих разделах, программа работы станка выражается рядом чисел. Как же закодировать эти числа так, чтобы такая запись была достаточно удобна, не занимала много места и чтобы те устройства станка, которым предстоит ее «прочитать» и «понять», были в то же время максимально простыми и надежными?
Познакомимся для начала с самым простым способом записи программы — выразим числами движение по какому-нибудь криволинейному пути копирного кулачка (см. рис. 83). В этом случае каждая опорная точка пути инструмента или детали — ее положение на плоскости — должно быть выражено двумя расстояниями: от горизонтальной и от вертикальной осей координат. Более простой метод заключается в повороте заготовки на одну и ту же величину, например на 1°, и определении расстояния, на которое должна за время очередного поворота сместиться фреза, чтобы обработать заданный профиль. Эти расстояния и будут характеризовать необходимые при составлении программы опорные точки траектории инструмента.
Как видно, здесь для цифрового выражения программы движения инструмента или детали относительно инструмента необходим не один, а два ряда цифр. В результате получим программу станка в форме таблицы:
	49° 50°	52,75 R9 7П		
			0,05	5
			0,10	
	51°	52,60		10
			0,14	14
	52°	52,46		
164					
В первом столбце будут указаны углы поворота детали, во втором— приращения расстояния между центром детали и центром фрезы. Если движение происходит не на плоскости, а в объеме, в трехмерном пространстве, то понадобятся расстояния от трех взаимно перпендикулярных осей координат, т. е. три ряда цифр.
По всему пути движения надо взять большое количество таких точек на небольших расстояниях одна от другой и для каждой из них определить ее координаты и выразить цифрами. Выберем, например, какую-либо достаточно малую единицу перемещения, пусть это будет 0,01 мм, и поделим на нее величины приращений, находящиеся во втором столбце таблицы. Выполнив это действие, запишем в третьем столбце таблицы программу в виде совокупности неименованных чисел; другими словами, запишем ее непосредственно в цифровом виде.
Разработанную цифровую программу надо еще записать в таком виде, чтобы она могла быть считана и выполнена электрическими аппаратами. Возьмем бумажную ленту и будем ее равномерно перематывать с одного вала на другой по мере поворота обрабатываемой детали. На каждом отрезке ленты, соответствующем повороту детали на 1°, нанесем отверстия, причем число их каждый раз будем выбирать равным соответствующему числу, записанному в третьем столбце таблицы. Понятно, что число отверстий будет различным на различных участках ленты, однако в пределах каждого из этих участков распределим их равномерно. Такой способ записи программы работы станка в виде цепочки одинаковых отметок, каждая из которых соответствует определенной величине перемещения инструмента относительно детали, называется унитарным кодом.
Знаки программы можно также хорошо записать на магнитной ленте. Они умещаются на ней значительно плотнее, чем на бумажной, поэтому лента получается меньшей длины, а управляет она более продолжительным процессом работы. Такая лента покрыта тонким слоем вещества, обладающего способностью намагничиваться и долго
165
сохранять магнитные свойства. На 1 мм такой ленты можно разместить до пяти отметок и, следовательно, уменьшить общую длину программы по меньшей мере в 10 раз по сравнению с программой, записанной на перфоленте.
Таким образом можно значительно сократить длину программной ленты, но количество магнитных отметок, которые на ней должны быть записаны, изменить нельзя. Нанесение на магнитную ленту сотни тысяч, миллиона магнитных штрихов вручную связано с большими трудностями. Поэтому создали специальные быстродействующие электронно-вычислительные машины — интерполяторы. Эти машины рассчитывают программу по заданным опорным значениям траектории инструмента, либо прямо по формулам и уравнениям, описывающим обрабатываемые поверхности, рассчитывают тем или иным способом промежуточные значения и наносят программу (чаще всего в унитарном коде) на магнитную ленту, которую можно затем использовать непосредственно для управления станком.
В последнее время появились станки, которые не требуют подготовки программы станка по числам или уравнениям. Они способны зафиксировать работу высококвалифицированного рабочего, который обрабатывает деталь, управляя станком вручную. С помощью специальных устройств они «запоминают» все действия рабочего и полученную таким образом программу принимают для автоматического управления станком при обработке серии таких же деталей, подобно тому, как, однажды записав речь или музыку на пластинку или же на магнитную ленту, можно потом безошибочно воспроизвести их сколько угодно раз.
Наиболее удобным способом регистрации и последующего воспроизведения программы оказался способ ее записи на магнитную ленту или магнитный барабан. В процессе записи и воспроизведения программных сигналов магнитная лента протягивается с постоянной скоростью мимо записывающих магнитных головок. Основной частью маг-166 нитной головки является сердечник, который изго-
товляется из специального железа и состоит из двух полуколец.
В рабочей части головки, обращенной к ленте, между половинками сердечника имеется зазор 0,01—0,02 мм. На сердечник надевают две катушки с обмоткой. При пропускании через катушки переменного тока в зазоре сердечника образуется магнитное поле, которое, действуя на намагничивающуюся пленку ленты, оставляет на ней следы в виде поперечных намагниченных участков — штрихов. Таким образом, на ленте могут быть зарегистрированы любые программные сигналы.
При воспроизведении сигналов лента протягивается мимо воспроизводящих магнитных головок. Магнитные штрихи, перемещаясь в зазоре сердечника, создают в нем переменный магнитный поток, который, в свою очередь, возбуждает электродвижущую силу в катушках магнитной головки. В результате происходит «считывание» магнитных штрихов и преобразование результатов считывания в командные сигналы, которые могут быть использованы для управления станком.
Вместе с запуском станка начинает действовать устройство, записывающее на магнитную ленту действия оператора. При одновременной работе нескольких электродвигателей на ленте регистрируется соответствующее число сигналов различной частоты.
Одновременно с окончанием обработки детали заканчивается запись программы. Вернув магнитную ленту в исходное положение и установив на станок новую заготовку, можно перейти на обработку детали в автоматическом режиме. Магнитная лента, проходя мимо считывающей головки, будет наводить в ее обмотках переменные токи различной частоты. Полосовые фильтры расшифруют этот сигнал. В соответствии с частотами, которые он содержит, будут включаться те или иные электродвигатели, приводя в движение инструменты в той же самой последовательности, в которой их включал оператор, другими словами, повторяя программу, записанную при обработке первой детали.
167
ф Координатно-расточный станок с программным управлением модели 2Д450Пр
Координатно-расточный станок (рис. 84) может работать как при ручном, так и при программном управлении. При ручном управлении для установки размера оператор пользуется координатной оптической отсчетной системой, а режимы обработки выбирает с помощью регуляторов скорости шпинделя и подачи.
При программном управлении автоматизируются следующие операции: установка координат стола и салазок; выбор скорости шпинделя; выбор скорости подачи гильзы. Эти параметры, а также номер инструмента и номер операции индикатируют-ся с помощью цифровых табло.
В станке предусмотрен замкнутый автоматический цикл управления, содержащий, помимо координатных перемещений, включение и отключение вращения шпинделя и подачи гильзы. Положение гильзы контролируется при этом путевыми выключателями.
Автоматическое позиционирование (установка координат) происходит в следующем порядке.
1.	В соответствии с заданной дробной частью размера устанавливается каретка фотодатчика, перемещаемая вдоль экрана специальным сервоприводом.
2.	По команде оператора начинается перемещение стола, контролируемое грубой системой отсчета сельсинами. По мере подхода к заданному размеру скорость перемещения снижается.
3.	После того как стол приблизится к точке останова на расстояние меньше 1 мм, устройство грубой системы отсчета отключается, и движение продолжается на минимальной скорости до получения сигнала фотодатчика, контролирующего положение основной и вспомогательной рисок оптической отсчетной системы.
Для сокращения времени, затрачиваемого на установочные операции, стол и салазки перемеша-168 ются одновременно. Их приводы работают незави-
Координатно-расточной станок с программным управлением Рис. 84 модели 2Д450Пр
симо друг от друга. Операции отжима стола и салазок перед началом движения и зажима после его окончания производятся автоматически.
По окончании перемещения стола и салазок автоматически считывается следующая пара координат и, если требуется, изменяемся дробная часть размера (долей миллиметра) и начинается установки фотодатчиков. Для изменения дробной части размера используется сервопривод, перемещающий фотодатчик в требуемое положение (вдоль экрана отсчетной системы). Благодаря увеличению оптической системы нет необходимости смещать фотодатчик в пределах одного миллиметра с микронной точностью. При 75-кратном увеличении он перемещается в пределах 75 мм с дискретностью 0,075 мм.
Положение фотодатчика контролируется устройством, аналогичным датчику положения стола и салазок. Требуемые значения координат могут быть установлены на пульте управления с помощью десятипозиционных переключателей, помимо записи на перфокарту.	169
Наряду с программным управлением при работе на станке вручную автоматизированы следующие операции:
а)	отжим стола и салазок при включении их перемещения;
б)	отжим и зажим шпиндельной коробки до и после окончания ее перемещения;
в)	разжим и зажим инструмента в шпинделе.
Основными узлами электрооборудования станка с программным управлением являются:
а)	устройство считывания и преобразования информации;
б)	сервоприводы и устройства контроля положения фотодатчиков;
в)	приводы перемещения стола и салазок;
г)	устройство точного останова.
Координаты обрабатываемых отверстий и режимы обработки записываются на стандартной 80-колонной перфокарте в виде комбинаций отверстий, расположенных вдоль строки. На одной перфокарте могут быть записаны координаты 12-ти отверстий. Считывающее устройство, вмещающее восемь перфокарт, представляет собой барабан. Щетки, считывающие строку перфокарты, замыкают цепи питания реле в тех местах, где на перфокарте пробиты отверстия. Контакты этих реле подготовляют включение соответствующих отпаек специальных трансформаторов. Эти трансформаторы подключаются к обмоткам следящих сельсинов, контролирующих положение подвижных органов станка. Подключение той или другой отпайки трансформатора эквивалентно установке задающего сельсина на соответствующий угол. Напряжение, появляющееся на выходных обмотках следящих сельсинов, используется для определения направления перемещения и управления скоростью перемещения. Одни и те же трансформаторы используются сначала для установки фотодатчиков, а затем переключаются на сельсины, контролирующие положение стола и салазок.
На станке можно любое положение стола и салазок принять за начало отсчета координат — сме-170 стить нуль. Это смещение производится с помощью
дифференциальных сельсинов, включенных между программирующими трансформаторами и следящими сельсинами. Повернув дифференциальный сельсин на угол, равный углу рассогласования, но в обратную сторону, можно компенсировать рассогласование. Таким образом, если на задающих трансформаторах подключены «нулевые отпайки», а стол станка смещен в положение, которое требуется принять за начало отсчета, поворачивая дифференцированные сельсины, можно сигнал от сельсинов сделать равным нулевому. Поворот дифференциальных сельсинов осуществляется сервоприводами. Смещение начала отсчета в пределах миллиметра производится в оптическом устройстве станка вручную. Фотодатчики перемещаются электродвигателями постоянного тока малой мощности, питаемыми от небольших магнитных усилителей. Диапазон регулирования скорости привода равен 1—10.
Перемещение фотодатчика (выбор направления, снижение скорости и останов) обеспечивается фазочувствительным блоком. Следящие сельсины при этом связаны винтом, по которому движется каретка с фотодатчиком.
Привод перемещения стола и салазок осуществляется двигателями постоянного тока, получающими питание от транзисторных преобразователей. Скорость перемещения стола и салазок регулируется в пределах от 30 до 2400 мм/мин.
Цикл установки координат при программном управлении происходит следующим образом. В начале движение происходит с максимальной скоростью, при приближении к заданному положению скорость, определяемая углом (напряжением) рассогласования сельсина, снижается. Затем на расстоянии 0,5±0,2 мм до положения согласования происходит движение с постоянной скоростью 30 мм]сек. Команда на прекращение этого перемещения подается фотодатчиком, срабатывающим от вспомогательной риски, нанесенной на оптической линейке за 0,08 мм до основной. После этого включается привод медленных перемещений. Путь, который должен быть пройден до точки останова. 171
составляет 0,02—0,05 мм. Движение осуществляется с постоянной скоростью. Приводной электродвигатель малой мощности, имеющий встроенный редуктор, подключается электромагнитной муфтой к основной кинематической цепи.
Перемещения стола и салазок, как правило, неодинаковы. Чтобы избежать ошибок, возникающих при точной установке по одной координате и одновременном перемещении по другой, привод, первым получивший команду от вспомогательной риски, отключается до момента окончания быстрого движения по второй координате. Для повышения точности окончательный подход к заданной координате осуществляется всегда с одной стороны. В случае движения с противоположного направления требуемая кордината будет пройдена, после чего происходит реверс и подход с нужной стороны. После окончания перемещения автоматически включается зажим стола и салазок.
Устройство точного останова состоит из электромеханического устройства — фотодатчика и электронного усилителя. Фотодатчик представляет собой чувствительное фотосопротивление, которое во время работы колеблется с амплитудой 1—2 мм и частотой 50 гц. Для возбуждения колебаний используется электромагнитное устройство.
Колебания фотодатчика, при которых на него попеременно попадает свет с двух соседних участков экрана, позволяют сравнить освещенность этих участков. Когда в «поле зрения» фотодатчика оказывается изображение риски, его освещенность начинает периодически изменяться (с частотой 50гц). В сигнале, снимаемом с фотодатчика, появляется попеременное напряжение той же частоты, что и частота его колебаний. Его фаза меняется по мере перемещения риски. Сигнал после усиления подается на сетки двойного триода, аноды которого питаются переменным напряжением, имеющим частоту 50 гц и неизменную фазу. Напряжение на одном аноде сдвинуто относительно другого на 180°. Когда изображение риски проходит через ось качения фотодатчика, фаза снимаемого с него напря-172 женпя оказывается сдвинутой на одинаковый угол
относительно напряжений на обоих анодах лампы, токи в их цепях, проходящие через обмотки выходного реле, уравниваются и реле отключается. Это используется для получения команды на точный останов (с точностью порядка 0,001 мм).
Так как требования высокой чувствительности и достаточной помехозащищенности устройства противоречат друг другу, фотоусилитель имеет два независимых канала. Один из них, защищенный от помех высоким уровнем запирающего сеточного напряжения, имеет на выходе реле, дающее разрешение на точный останов. Второй канал, значительно хуже защищенный от помех, но имеющий высокую чувствительность, дает команду на точный останов только после включения реле первого канала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Ананьнн С. Г. и др. Металлорежущие станки. Под ред. Н. С. Ачеркана. М., Машгиз, 1957.
2.	Богданович А. Б. Гидравлические приводы в машинах. М., Машгиз, 1962.
3.	Б о г у с л а в с к и й Б. Л. Токарные автоматы и полуавтоматы. М., Трудрезервиздат, 1959.
4.	Владз.невский А. П. Автоматические линии в машиностроении. М., Машгиз, 1963.
5.	В о р о ш и л о в М. С. Элементы систем цифрового программного управления металлорежущими станками. М., Машгиз, 1963.
6.	Е р м а к о в В. В. Гидравлический провод металлорежущих станков. М., Машгиз, 1963.
7.	3 у см ан В. Г. и Тихомиров Э. Л. Системы числового программного управления тяжелых фрезерных станков. «Станки и инструмент», 1965, № 4.
8.	Каменецкий Г. И. Следящие золотники для станков с программным управлением. «Станки и инструмент», 1961, № 6.
9.	К а ц е в П. Г. Протяжные работы. М., Профгехиздат, 1961.
10.	Кобринский А. Е. Числа управляют станками. М, Изд-во АН СССР, 1961.
И. Крагельский И. В. Трение и износ. М., Машгиз, 1962.
12.	Кудинов В. А. Динамическая характеристика резания. «Станки и инструмент», 1963, № 10.
13.	Никитин Б. В. Расчет динамических характеристик металлорежущих станков. М., Машгиз, 1962.
14.	Мерперт М. П. Прецизионные резьбошлифовальные станки. М., Машгиз, 1962.
15.	Пискорский Г. А. и С ивченко Н. А. Гидравлические и пневматические устройства машин. М.—Киев, Машгиз, 1962.
16.	Позиционные системы программного управления станками. Под ред. И. В. Харизаменова. М., «Машиностроение», 1967.
17.	Проников А. С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. М., «Высшая школа», 1962.
18.	Трофимов А. М. Альбом схем металлорежущих станков. М., Машгиз, 1962.
19.	Ф ед от е н о к А. А. Кинематические связи в металлорежущих станках. М., Машгиз, 1960.
20.	Хаймович Е. М. Гидроприводы и гидроавтоматика стан.ков. М-. Машгиз. 1959
174
СОДЕРЖАНИЕ •
От редакции	3
Введение	6
Главные движения	Обработка плоских
в металлорежущих станках при обработке различных	поверхностей 	 14 Обработка тел вращения .	. 23 Обработка винтовых
поверхностей	12 Силы, возникающие при работе	поверхностей 	 38 Обработка зубчатых колес .	. 43 Обработка деталей на агрегатных станках и автоматических линиях . 45 Силы, действующие при резании металлов .	.56
на станках	56 Передачи и механизмы	Момент силы	63 О действии и противодействии сил	66 Центробежная сила .	.	.69 Ударные нагрузки и вибрации в станках	70 Трение и значение смазочной жидкости	75 Зубчатые передачи	.84 Передача между
станков	83 Гидравлические и пневматические устройства	непараллельными валами	. 89 Кулачковые механизмы .	. 93 Механизмы, преобразующие движение	98 Механизмы, регулирующие скорость	106 Жидкостные	насосы	.	.120 Гидравлические	двигатели .	.123 Управление гидравлическими
в станках	117	системами	126 Приборы, регулирующие скорость	128 Приборы, регулирующие давление	130 Пневматические устройства . .134
175
Электрооборудование	Электрические приводы	
станков	138	станков 	 Магнитные устройства	.138
	в станках Управление электрической	. 141
	аппаратурой ....	.145
Станки с программным управлением	152	Силовые приводы для станков с программным управлением 159 Системы построения программы	161 Запись и воспроизведение программных сигналов .	.	.164 Координатно-расточный станок с программным управлением модели 2Д450Пр	.	.	.168 Список литературы .	. 174
Леонид Сергеевич Вальдгард и Александр Давыдович Похоровский
МОЛОДЫМ РАБОЧИМ
О СТАНКАХ
Редактор издательства Б. П. Святов Художественный редактор В. В. Лебедев Переплет и оформление художника С, Г. Абелина
Технический редактор	Формат 84Х108'/з2
Е. П. Смирнова	Бумага № 2.
Корректор В. А. Воробьева Усл. печ. л. 9,24 Сдано в набор 28/IV 1972 г. Уч.-изд. л. 7.75 Т-11385	Тираж 40000 экз.
Подписано к	печати	Заказ № 818.
19/VII 1972 г.	Цена 24 коп.
Издательство «Машиностроение»
Москва, Б-66, 1-й Басманный пер., 3
Типография Ха 32 Главполиграфпрома. Москва, Цветной бульвар, 26.