«. 1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к виду деятельности выпускника: производственно-технологическая деятельность; ...»

.

1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине

1.1. Вид деятельности выпускника

Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к виду деятельности

выпускника: производственно-технологическая деятельность; организационноуправленческая деятельность; экспериментально-исследовательская.

Задачи профессиональной деятельности выпускника.

В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи профессиональной деятельности выпускника:

производственно-технологическая деятельность:

разработка, с применением средств автоматизации проектирования и внедрением прогрессивных технологических процессов, видов оборудования и технологической оснастки, средств автоматизации и механизации, оптимальных режимов производства на выпускаемую предприятием продукцию и все виды работ, с обеспечением производства конкурентоспособной продукции и сокращения материальных и трудовых затрат на ее изготовление;

установление порядка выполнения работ и пооперационный маршрут изготовления деталей и сборки изделий;

участие в стендовых и промышленных испытаниях опытных образцов проектируемых изделий;

экспериментально-исследовательская деятельность:

изучение специальной литературы и другой научно-технической информации, достижений отечественной и зарубежной науки и техники в области авиационной техники и технологии производства;

осуществление сбора, обработки, анализа и систематизации научнотехнической информации по теме (заданию);

подготовка информационных обзоров, а также рецензий, отзывов и заключений на техническую документацию;

участие в проведении научных исследований, испытаниях опытных образцов изделий и обработке и анализе полученных результатов, составляет по ним технические отчеты и оперативные сведения;

проектировка средств испытаний и контроля, оснастки, лабораторных макетов, контроль их изготовления.

1.2. Перечень компетенций, установленных ФГОС в производственно-технологической деятельности (ПТ):

- способностью к организации рабочих мест, их техническому оснащению и размещению на них технологического оборудования (ПТ-1);

- владением методами контроля соблюдения технологической дисциплины (ПТ-2);

- готовность к участию в работах по доводке и освоению технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции (ПТ-4);

в экспериментально - исследовательской деятельности (ЭИ):

способностью разрабатывать и проектировать экспериментальное оборудование и стенды для проведения исследований (ЭИ-6).

1.3. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС В результате освоения программы дисциплины обучающийся должен:

знать: общие принципы и методы подбора оборудования для выполнения технологических процессов ЗШР, применяемых в авиастроении;

уметь: проводить технологические расчеты и составлять технические условия для выбора технологических машин и выполнения ЗШР;

владеть: основами проектирования типовых технологических процессов ЗШР в самолето- и вертолетостроении;

получить: практические инженерные навыки оформления технической, конструкторской и эксплуатационной документации по технологическому оборудования.

2. Цели и задачи освоения программы дисциплины Основными целями изучения дисциплины: «Оборудование для ЗШР»

при подготовке будущих специалистов в области самолето- и вертолетостроении являются:

дать общее представление о существующих и новых технологических машинах, применяемых в авиастроении;

научить принципам и методам грамотного подбора оборудования для технологических процессов выполнения ЗШР, применяемого в самолето- и вертолетостроении;

ознакомить со средствами механизации и автоматизации подачи и удаления заготовок и готовых деталей из рабочей зоны технологического оборудования.

3. Место дисциплины в структуре ООП Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин:

Введение в специальность, Теория механизмов и машин, Детали механизмов и машин, Технология обработки материалов, Технология производства самолетов, Технология заготовительно-штамповочных работ.

Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания дисциплины, будут использоваться в дипломном проектировании.

4. Основная структура дисциплины.

Вид учебной работы Трудоемкость, часов Всего Семестр Общая трудоемкость дисциплины 180 Аудиторные занятия, в том числе: 68 лекции 34 лабораторные работы 34 Самостоятельная работа (СРС) 85 Вид промежуточной аттестации (итогового кон- Экзамен Экзамен троля по дисциплине) (27) (27) 5. Содержание курса дисциплины 5.1. Перечень основных разделов и тем теоретической части дисциплины.

Введение.

1. Машинные технологические процессы. Разделительные операции.

Формоизменяющие операции.

2. Технологические машины для заготовительно-штамповочных работ.

2.1. Технологические машины для разделительных операций. Ножницы. Раскройные фрезерные станки. Пилы. Станки для электрохимических и электрофизических способов резки.

2.2. Прессы. Прессы механические. Прессы гидравлические.

2.3. Технологические машины для формоизменения деталей одинарной кривизны. Листогибочные прессы. Валковые гибочные станки. Установки для формоизменения дробью.

2.4. Технологические машины для формоизменения листовых деталей двойной кривизны. Прессы для простой обтяжки. Прессы для обтяжки с растяжением. Комбинированные обтяжные прессы. Прессы для односторонней обтяжки. Прессы для кольцевой обтяжки. Установки для формовки обечаек жидкостью. Выколоточные молоты. Листопосадочные станки. Листораскатные станки. Станки для ротационной вытяжки.

2.5. Технологические машины для штамповки плоских деталей с формованными элементами. Плунжерные прессы штамповки эластичной средой. Бесплунжерные прессы штамповки эластичной средой. Прессы штамповки-вытяжки эластичной средой. Кромкопосадочные станки. Листоштамповочные молоты.

2.6. Станки для формоизменения деталей из профилей. Роликовые профилегибочные станки. Профилегибочные растяжные станки. Профилегибочные станки с поворотным столом.

2.7. Технологические машины для формоизменения деталей из труб.

Трубогибочные станки. Прессы для формоизменения патрубков. Машины для формоизменения концов труб.

2.8. Установки для высокоэнергетических методов формоизменения деталей. Установки для штамповки взрывом. Установки для электрогидравлической штамповки. Установки для магнитоимпульсной штамповки.

3. Средства автоматизации и механизации подготовки заготовительно-штамповочного производства.

3.1. Средства автоматизации и механизации складских и транспортных операций.

3.2. Устройства автоматизации и механизации перемещения полуфабрикатов, заготовок, деталей и отходов в рабочей зоне. Устройства автоматизации и механизации при штамповке деталей из полуфабрикатов. Устройства автоматизации и механизации при штамповке деталей из штучных заготовок.

3.3. Промышленные роботы. Классификация и основные характеристики пр. Захватные устройства пр. Приводы пр. Роботизация заготовительноштамповочного производства.

3.4. Системы автоматизированного управления технологическими машинами.

5.2. Краткое описание содержания теоретической части разделов и ВВЕДЕНИЕ. Технологические машины, составляющие основу оборудования заготовительно-штамповочных цехов заводов по производству летательных аппаратов, используя технологическую оснастку, служат для преобразования полуфабрикатов, поставляемых металлургической промышленностью, в заготовки и готовые детали.

С целью уменьшения количества сборочных работ в процессе производства изделия металлургическая промышленность осваивает производство полуфабрикатов все более сложных профилей, требующих наряду с сокращением количества операций новых способов и оснастки для изготовления готовых деталей; металлургические заводы поставляют крупногабаритные полуфабрикаты. Широта сортамента полуфабрикатов, разнообразие конфигураций и высокие требования к деталям современных летательных аппаратов обусловливают разнотипность и постоянное совершенствование оборудования заготовительноштамповочных цехов, что уменьшает объем, но требует создания новых приемов обработки и соответствующего технологического оборудования.

В состав оборудования заготовительно-штамповочных цехов входят самые разнообразные технологические машины, предназначенные для изготовления большой номенклатуры деталей из листов, профилей, монолитных панелей, труб, прутков, проволоки и ленты из алюминиевых, магниевых, титановых и других сплавов, углеродистых и легированных сталей, полимерных и композиционных материалов.

Заготовительно-штамповочные цехи заводов летательных аппаратов вследствие сложности и специфики объектов производства отличаются от аналогичных цехов заводов других отраслей промышленности большим разнообразием применяемого оборудования и способов изготовления деталей. В зависимости от масштабов производства летательных аппаратов на заводе обычно имеется несколько заготовительно-штамповочных цехов, организованных по технологическому принципу: цех централизованного раскроя, цехи штамповки мелких деталей, изготовления обшивок, деталей из профилей, деталей из труб, а также цехи гидропрессов, листоштамповочных молотов и др.

Применяемые в заготовительно-штамповочных цехах технологические машины и установки разнотипны по устройству, принципу действия и используемым источникам энергии.

В производственных процессах, осуществляемых в заготовительноштамповочных цехах, кроме технологических машин широко используется и другой вид рабочих машин — транспортные машины и устройства, необходимые для перемещения предметов труда. На стадии подготовки заготовительноштамповочного производства применяется вычислительная техника специализированное программное обеспечение.

Заготовительно-штамповочное оборудование, средства автоматизации и механизации наряду с оснасткой, инструментом и предметами обработки являются составными компонентами технологического процесса.

1. МАШИННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Технологический процесс состоит из отдельных операций, каждая из которых является законченной частью этого процесса, выполняемой на одном рабочем месте (позиции) одним или несколькими рабочими органами.

Операции могут состоять из отдельных переходов, представляющих собой специальный процесс воздействия рабочего органа (инструмента) на заготовку.

В целом технологический процесс изготовления деталей состоит из следующих операций: обработочных, контрольно-измерительных, установочносъемных и загрузочно-разгрузочных, а также межоперационных транспортных.

Обработочные операции, являющиеся основными, выполняются в процессе воздействия на заготовку инструмента, непосредственно связанного с исполнительным органом технологической машины.

В этом случае технологические процессы называются машинными.

Основные технологические операции заготовительно-штамповочных цехов можно разбить на две группы — разделительные и формообразующие.

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ. Разделительными называют операции отделения одной части материала от другой по замкнутому или незамкнутому контуру.

При различных вариантах разделительных операций происходит нарушение сплошности материала тем или иным способом с использованием разных видов инструмента и оборудования.

Нарушение сплошности (разделение) материала может быть произведено в результате: а) смещения (сдвига, отрыва) одной части заготовки: б) обсечки (просечки) частиц материала заготовки в зоне разделения; в) превращения материала в месте разделения в стружку или опилки; г) изменения агрегатного состояния материала.

Разделение сдвигом и отрывом происходит при резке на ножницах, в штампах на прессах под воздействием на заготовку твердого инструмента, а также эластичной, жидкостной или газовой среды в совокупности с твердыми режущими кромками.

Разделение с образованием стружки выполняется фрезами на фрезерных станках и с образованием опилок — при резке пилами.

Изменение твердого состояния материала осуществляется при электрофизических и электрохимических методах резки, когда практически отсутствует силовое воздействие на заготовку со стороны элементов обрабатывающей системы.

При образовании отверстий относительно небольших размеров может происходить разрушение всего материала в границах отверстия (как, например, при сверлении).

ФОРМОИЗМЕНЯЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ. Формоизменяющими называются операции изменения формы заготовки пластическим деформированием без нарушения сплошности материала.

Формоизменяющим обычно предшествуют разделительные операции получения заготовок из полуфабриката.

В общем случае формообразование происходит вследствие изгиба, т. е.

искривления (изменения кривизны) оси или срединной поверхности деформируемой заготовки, и растяжения-сжатия, т. е. деформации заготовки под действием сил, равнодействующая которых нормальна поперечному сечению заготовки.

Относительно редко в формоизменяющих операциях встречается кручение — вид деформации, характеризующийся взаимным поворотом поперечных сечений под влиянием моментов (пар сил), действующих в этих сечениях; при кручении некруглых заготовок происходит так называемая депланация сечения.

При формоизменяющих операциях возможны следующие виды напряженного состояния: линейное (одноосное) растяжение (Р), линейное (одноосное) сжатие (С), двухосное растяжение, двухосное сжатие, трехосное растяжение, трехосное сжатие — так называемые одноименные схемы, а также разноименные схемы: двухосная — растяжение-сжатие, трехосные — два растяжения - сжатие и два сжатия - растяжение.

Сочетание различных видов изгиба со схемами напряженных состояний дает 63 возможных варианта воздействия на материал заготовки. В зависимости от силового воздействия, условий деформирования, формы заготовки и других факторов возникают различные схемы деформированного состояния, определяющие пластическое изменение формы заготовки.

При формоизменяющих операциях напряженно-деформированное состояние обычно неравномерно, различные зоны заготовки имеют разные схемы напряженно-деформированного состояния, они меняются определенным образом и во время хода операции. Но в каждой формообразующей операции преобладает та или иная схема деформированного состояния, создание которой и необходимо обеспечить соответствующим воздействием на заготовку со стороны рабочих органов технологической машины.

При выполнении каждой операции существует определенный фактор (обычно — разрушение или потеря продольной устойчивости), лимитирующий степень формообразования. Задача технолога состоит в расширении возможностей формообразования за один переход путем создания наиболее благоприятных условий деформирования.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ДЛЯ ЗАГОТОВИТЕЛЬНОШТАМПОВОЧНЫХ РАБОТ

Современные технологические машины должны обеспечивать получение качественных деталей, иметь высокую производительность, быть долговечными в работе, ремонтопригодными, дешевыми и технологичными, иметь высокий коэффициент полезного действия, удовлетворять требованиям техники безопасности, быть удобными в обслуживании.

Специализированные технологические машины и установки заготовительно-штамповочных цехов заводов летательных аппаратов должны также быть достаточно универсальными в пределах изготовления данной группы деталей, обеспечивать изготовление сложных по форме взаимозаменяемых деталей в широком диапазоне габаритных размеров из самых разнообразных материалов, не требовать дорогостоящей специализированной оснастки, обладать быстротой переналадки на изготовление другой детали данного типа, иметь небольшие размеры.

Для удобства рассмотрения все технологические машины и установки заготовительно-штамповочных цехов разделены по конструктивнотехнологическому признаку на группы, типовые представители которых разбираются более подробно с учетом изложенных в предыдущих разделах сведений о структуре технологических систем и средствах автоматизации и механизации.

2.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ДЛЯ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ

ОПЕРАЦИЙ

Для выполнения разделительных операций в заготовительно-штамповочных цехах заводов летательных аппаратов применяются ножницы, фрезерные станки, пилы, станки для электрохимических и электрофизических методов резки.

Вырубка заготовок и пробивка отверстий производится в штампах на прессах.

Круглые отверстия небольшого диаметра получают также на сверлильных станках.

Каждый из этих видов машин обладает своей спецификой и имеет определенную область применения.

2.1.1. НОЖНИЦЫ Ножницы в заготовительно-штамповочном производстве предназначены для резки листового материала методом сдвига с последующим отрывом.

Существуют ножницы с ручным, электрическим и гидравлическим приводом.

По конструкции инструмента различают ножницы с прямолинейными, круглыми и специальными ножами.

У большинства ножниц ножи являются неотъемлемой частью конструкции, поэтому правильнее их называть рабочими органами машины.

По характеру движения исполнительных органов различают ножницы с возвратно-поступательным, возвратно-поворотным движением одного из ножей и с вращательным движением обоих ножей.

Ножницы с ручным приводом Ножницы с ручным приводом имеют малую производительность и требуют затрат физического труда. Поэтому они применяются при выполнении единичных раскройных работ, обрезке припусков, при доработке заготовок и т.

п. Резка обычно производится по разметке, механизмы упоров, направляющих и прижимов используются редко.

Существует несколько конструкций ножниц с ручным приводом, отличающихся друг от друга в основном устройством рычажной системы и приемами работы — ударом, при значительной инерционной массе подвижного исполнительного органа, и статическим воздействием, с увеличением усилия только за счет рычажной системы.

Рычажные ножницы, называемые также маховыми или балансирными, имеют чугунную литую станину, состоящую из двух стоек, связанных внизу поперечиной, а сверху столом, к боковой стороне которого прикреплен винтами с потайными головками неподвижный нож. Верхний нож укреплен на рычаге, который может поворачиваться на оси установленной в проушине стола. Для уравновешивания рабочего плеча рычага, а также для увеличения массы (работа производится ударом) на рычаге укреплен противовес. Ход рычага ограничивается в конце хода резиновым буфером.

Режущая кромка верхнего ножа обычно делается криволинейной для того, чтобы обеспечить примерно постоянный (около 15°) угол створа ножей на всем протяжении резки. Ножи изготовляют из сталей У7А и У8А с термической обработкой до твердости HRC 58... 60.

Маховые ножницы обычно изготовляются с ножами длиной не более 2 м;

на них можно резать листовой материал (сталь с пределом прочности в =... 500 МПа) толщиной не более 1,5... 2 мм с точностью, не превышающей ± мм.

Большое распространение на заводах летательных аппаратов имеют рычажные ножницы с ручным приводом самых разных конструкций для статической резки листового материала.

Кривошипные листовые ножницы с наклонным ножом.

Кривошипные ножницы предназначены для прямолинейной резки листового материала. В основном они применяются для раскроя листов на полосы и резки полос на карточки.

Все узлы и механизмы кривошипных ножниц смонтированы на литой чугунной или сваренной из толстых стальных плит станине. Массивная опорная плита обеспечивает конструкции большую жесткость в направлении усилия резки. Чугунный стол, служащий опорой разрезаемых листов, имеет Тобразные пазы, в которых устанавливаются болты для крепления боковых и передних упоров.

Нижний неподвижный нож укреплен горизонтально на торце стола.

Верхний нож закреплен наклонно по отношению к нижнему на ползуне, являющемся исполнительным органом и совершающим вместе с рамой возвратнопоступательное движение. Угол наклона верхнего ножа с целью уменьшения длины мгновенного реза может достигать 3... 5°. Зазор между ножами в зависимости от толщины и механических свойств разрезаемого материала устанавливается в пределах 0,05... 0,2 мм. Для уменьшения инерционных нагрузок масса движущихся частей уравновешивается буферным устройством.

Простой неуправляемый электродвигатель соединен с главным валом зубчатой или клиноременной передачей. Эксцентриковый или кривошипный механизм преобразует вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение ползуна.

Механизм включения хода, состоящий из педали, системы тяг с рычагами и сцепной муфты, при настройке может быть установлен как на одиночные ходы, так и на непрерывную работу при автоматической подаче полуфабриката на шаг. При установке на одиночные ходы, независимо от продолжительности нажатия на педаль, ползун сделает только один ход, после чего муфта автоматически выключается. При установке на непрерывную работу в течение всего времени, пока нажата педаль, муфта остается включенной.

Фиксация заготовки на столе во время резки осуществляется прижимами, расположенными вдоль линии реза. Прижимы опускаются на разрезаемый лист в начале рабочего хода ползуна. Механизм прижима (исполнительный механизм положения) бывает эксцентриковым, пружинным и гидравлическим. Привод от эксцентрика главного вала обеспечивает лишь определенное положение прижимной гребенки. Точная регулировка такого жесткого прижимного устройства и равномерный прижим к столу заготовки по всей длине реза практически невозможны, что приводит к смещению заготовки при резке и, следовательно, к понижению точности реза. Гидравлическое прижимное устройство представляет собой ряд вертикально расположенных гидравлических цилиндров, поршни которых соединены штоками с прижимными пятками. Они равномерно и надежно прижимают лист при любых отклонениях его толщины по длине реза и не пружинят, что уменьшает по сравнению с пружинными устройствами утяжку листа в процессе резания.

Задний упор устанавливается в процессе наладки ножниц на расстоянии от линии реза, равном ширине отрезаемой полосы, по шкале на направляющих упора вращением маховичка. У современных конструкций больших ножниц для перемещения задних упоров используют маломощные электродвигатели, причем установка упоров контролируется по циферблату с ценой деления 0, мм. Задним упором 4 пользуются при резке листа на полосы относительно небольшой ширины. Если деталь имеет форму трапеции или треугольника, пользуются сочетанием боковых и задних упоров. Боковые и передние упоры представляют собой линейки, закрепляемые болтами в Т-образных пазах стола или на его кронштейнах. Передними упорами пользуются при отрезке материала от широких полос и карточек. Расстановка упоров может производиться по шаблонам (ШРД, ШЗ, ШК и др.). Для получения неперпендикулярной к плоскости листа кромки применяются специальные клинья.

Точность резки на кривошипных ножницах зависит от точности установки упоров, типа прижима заготовки, толщины листа, ширины отрезаемой полосы, состояния режущих кромок ножей и степени износа машины. С учетом указанных факторов допуск на ширину отрезаемой полосы может находиться в пределах 0,25... 3,0 мм.

Выбор ножниц производится по двум основным параметрам — длине реза и толщине разрезаемого материала. В паспортах и каталогах ножниц приводится максимальная толщина разрезаемого листа для стали с пределом прочности в = 500 МПа (50 кгс/мм2). В случае резки материала с другой величиной в следует произвести перерасчет максимально допустимой толщины листа.

Для обрезки материала толщиной 50... 60 мм и более обычно применяются гильотинные ножницы с гидравлическим приводом при угле наклона верхнего ножа 15° и более.

Резка высокопрочных материалов производится на станках для электрохимических и электрофизических способов разделения материала, обсечных станках и других специализированных видах оборудования.

Высечные ножницы Высечные ножницы предназначены для прямолинейной и криволинейной резки по наружному и внутреннему контуру высокопрочных материалов путем высечки или отсечки отдельных элементов заготовки последовательно вдоль контура детали с последующей зачисткой кромок на фрезерном станке или другим способом.

На высечных ножницах (например, моделей И532, Н533 и Н536) можно раскраивать листы из сплавов титана и высокопрочных сталей толщиной соответственно до 2,5; 4 и 6,3 мм. Работа на ножницах производится по разметке или по шаблонам. Некоторые конструкции высечных ножниц имеют вращающийся стол и расположенный соосно с ним центр-прижим. На таких ножницах можно вырезать без разметки круглые детали.

Ножницы этого типа имеют С-образную сварную станину, на которой смонтированы стол с неподвижным ножом (матрицей) и ползун с подвижным ножом (пуансоном). Привод ползуна осуществляется от простого электродвигателя через клиноременную передачу со ступенчатыми шкивами и эксцентриковый вал.

Более совершенными и производительными машинами, предназначенными для указанных целей, являются обсечные станки с программным управлением.

Станина такого станка представляет собой сварную скобу, на которой смонтированы почти все механические его узлы. Кинематическая схема привода ползуна включает в себя кривошипно-коленный механизм с пусковой и тормозной электромагнитными муфтами. Вращение коленчатому валу от трехскоростного электродвигателя передается через упругую муфту, коробку передач и клиноременную передачу. Шатун, соединенный шарнирно одним концом с валом, а другим — с рычагами и кривошипно-коленного механизма, преобразует вращательное движение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение ползуна. Для изменения величины хода ползуна шарнирная опора верхнего рычага выполнена подвижной. При вращении маховичком винта и перемещении гайки с опорой верхнего рычага влево от нулевой линии АА ход ползуна вниз увеличивается, при обратном перемещении — уменьшается.

На шейке коленчатого вала насажена эксцентриковая втулка (на схеме не показана), позволяющая менять суммарный эксцентриситет. При установке, когда эксцентриситет втулки складывается с эксцентриситетом вала, ход ползуна достигает максимального значения. При положении шарнирной опоры верхнего рычага вправо от нулевой линии и достаточном ходе шатуна рычаги переходят через «мертвую» точку, и число двойных ходов ползуна удваивается при неизменной частоте вращения коленчатого вала. Коленчатый вал с вращающимся шкивом соединяется с помощью пусковой электромагнитной муфты. Для прекращения движения ползуна при положении коленчатого вала, соответствующего н. м. т., с помощью бесконтактного датчика отключается пусковая электромагнитная муфта и включается тормозная электромагнитная муфта, которая и останавливает ползун в верхнем крайнем положении.

На нижней консоли станины станка смонтирован стол с двумя координатными каретками. Поперечная каретка перемещается с помощью привода поперечной подачи по направляющим станины. На поперечной каретке смонтирована продольная каретка с гидрозажимами для листа.

Прерывистая подача листа в процессе обсечки осуществляется следующим образом. При подходе пуансона к листу бесконтактный датчик, получив сигнал от якоря, сидящего на коленчатом валу, прерывает импульсы, подаваемые в шаговый двигатель от программного управления, и координатные каретки с обрабатываемым листом останавливаются. При движении пуансона вверх в положение, когда он вышел из обрабатываемого листа, другой бесконтактный датчик, получив сигнал от якоря, сидящего на коленчатом валу, дает команду на подачу импульсов в шаговый двигатель от программного управления, и координатные каретки перемещают обрабатываемый лист на заданный шаг. Далее цикл прерывистой подачи повторяется.

Основным рабочим режимом станка является работа по программе, записанной на перфоленте шириной 17,5 мм для пятидорожечной записи. Программа составляется и наносится на перфоленту либо для раскроя всего листа, согласно карте раскроя, либо для вырезки одной детали или группы деталей, исходя из возможного непрерывного движения. Кроме перемещений поперечной и продольной кареток, необходимых для образования требуемого контура деталей, и скорости подачи, программируются включение привода кривошипа на выбранное число двойных ходов и его отключение, включение и отключение движения ползуна не только в начале и в конце раскроя, но и в процессе движения по контуру для образования технологических перемычек.

На станке принята разомкнутая (без обратной связи) двухкоординатная импульсно-шаговая система программного управления с гидроусилителями в качестве исполнительных органов и шаговыми электродвигателями с управлением от встроенного линейного интерполятора, имеющего промежуточную память. Для получения прерывистого (стартстопного) движения кареток с остановками во время просечки листа при вводе программы, записанной для непрерывного движения, в интерполятор вводится дополнительная управляющая команда, характеризующая положение инструмента относительно поверхности листа, закрывающая выход интерполятора перед входом инструмента в тело листа и открывающая — после выхода инструмента из листа. Соответственно этому перед входом инструмента в металл прекращается движение кареток и возобновляется после выхода инструмента из металла.

Считывание программы осуществляется фотодиодными быстродействующими считывающими устройствами последовательного (построчного) считывания со скоростью 600 строк в секунду.

Вибрационные ножницы Вибрационные ножницы применяются главным образом для обрезки кромок отштампованных деталей и частично — для резки по криволинейному контуру. Такая ограниченность их применения объясняется необходимостью приложения большого физического усилия при осуществлении ручной подачи на отгиб отрезаемой части, что и лимитирует ее ширину.

По приводу вибрационные ножницы бывают двух типов — электрические и пневматические. В качестве преобразующего механизма используется эксцентриковое или кулачковое устройство. У ножниц с кулачковым преобразующим механизмом холостой ход подвижного ножа осуществляется под действием пружины. Исполнительный орган — ползун с подвижным ножом имеет прерывное движение с двухучастковым интервалом перемещения симметричного (у кулачкового механизма) вида; он совершает до 2000 двойных ходов в минуту.

Длина ножей составляет обычно 35... 40 мм, а угол створа режущих кромок до 25°. Это обеспечивает очень небольшую длину одиночного реза (3... мм), что, в свою очередь, позволяет производить резание по криволинейному контуру. Длина одиночного реза у некоторых конструкций ножниц регулируется изменением величины перекрытия ножей.

Подача материала при резке производится вручную со скоростью 3... м/мин при толщине разрезаемого материала s до 2... 3 мм. Для облегчения процесса резки зазор между ножами составляет примерно 0,25s.

У некоторых конструкций ножниц имеется возможность отвода одного из ножей, что позволяет производить вырезку отверстий радиусом 15 мм внутри заготовки. Встречаются также конструкции вибрационных ножниц с отклоняемыми (подпружиненными) ножами, что обеспечивает как бы автоматическую установку оптимального зазора между ножами.

В верхней части С-образной станины расположен вал, приводимый во вращение электродвигателем. На другом конце вала имеется эксцентрик, сообщающий ползуну с укрепленным на нем верхним ножом возвратнопоступательное движение. Нижний нож укреплен неподвижно на головке. Для вырезки отверстий нажатием педали нижний нож отводится вниз, что позволяет предварительно завести заготовку между ножами.

Наряду со стационарными существуют также ручные (переносные) вибрационные ножницы с пневматическим и электрическим приводом, которые применяются для доработки деталей крупных габаритных размеров и для обрезки при сборочных работах.

Расчет силовых и энергетических параметров вибрационных ножниц производится по обычной методике, исходя из усилия резания, равного произведению сопротивления срезу на мгновенную площадь среза, которая определяется из геометрических соотношений.

Ножи вибрационных ножниц могут быть заменены другим инструментом, и тогда на них можно производить соответственно подсечку, профилирование, зиговку и тому подобные операции.

Развитием конструкций вибрационных ножниц является универсальный вибрационный станок, предназначенный для обработки листовых материалов с пределом прочности до 1500 МПа. На станке могут выполняться следующие операции: прямая, круговая и фигурная резка, высечка, гибка, отбортовка, зиговка, прорезка пазов, резка и формовка вентиляционных щелей и некоторые другие операции.

Станок оснащен копировальным устройством и копировальным столом для обработки фасонных деталей по копиру. Общее устройство станка и его кинематическая схема во многом сходны с рассмотренным выше обсечным станком.

Дисковые (роликовые) ножницы Двухдисковые ножницы в основном предназначены для криволинейного раскроя листов по разметке, а также для обрезки припуска после штамповки.

Резка производится вращающимися круглыми ножами — дисками (роликами), являющимися рабочими органами непрерывного движения. Приводными могут быть или оба диска, или один из них. В последнем случае второй, неприводной диск вращается благодаря наличию трения между ним и перемещающейся также за счет трения заготовкой.

Захват и перемещение заготовки происходят в том случае, если угол захвата менее 14°, что обеспечивается при диаметре дисков D, равном не менее 20... 25 толщин s разрезаемого материала. Как и при резке наклонными прямыми ножами, на дисковых ножницах резка происходит постепенно при относительно небольшом усилии.

При наклонном расположении осей ножей, имеющих форму конических дисков, поворот листа при криволинейном раскрое значительно облегчается по сравнению с раскроем на ножницах с вертикальным расположением цилиндрических дисков вследствие того, что контакт кромки листа происходит по конической поверхности. На этих ножницах можно вырезать заготовки с большей кривизной.

Двухдисковые ножницы обычно имеют скобообразную станину с различной величиной вылета. В заготовительно-штамповочных цехах применяются дисковые ножницы как с большим вылетом станины для раскроя, так и с малым вылетом для обрезки небольших припусков. На заводах летательных аппаратов эксплуатируются дисковые ножницы для резки листов толщиной до 2... 3 мм, а на общемашиностроительных предприятиях также более мощные, для толщин до 15... 20 мм.

В общем случае резка на дисковых ножницах производится по разметке.

Но для осуществления параллельных резов ножницы оснащаются направляющей линейкой, а для вырезки круглых заготовок — подшипниковыми центрами. В последнем случае необходимо сначала «врезаться» в заготовку и вывести ножи на линию реза, затем выключить привод ножниц, закрепить заготовку центрами и, включив привод, осуществить резку.

При работе на дисковых ножницах нет необходимости в приложении усилия для осуществления подачи в процессе резки, так как подача осуществляется благодаря трению между вращающимися дисками и заготовкой. Однако это затягивание материала затрудняет выдерживание точности при резке по разметке и требует достаточно высокой квалификации рабочего.

Зазор между вертикальными ножами берется равным (0,05... 0,07) s; перекрытие ножей (0,2... 0,6) s. При наклонном расположении конических ножей зазор между дисками по вертикали выбирают в пределах (0,25... 0,30) s, а зазор по горизонтали принимают равным 0,2s.

Роликовые ножницы иногда используются и для других операций — подсечки листового материала, профилирования и др. В этих случаях ножи заменяют роликами с соответствующей конфигурацией рабочей поверхности.

При массовом и крупносерийном производстве для прямолинейного раскроя (роспуска) листов на полосы применяют многодисковые (многороликовые) ножницы. Одновременный раскрой листа на несколько полос осуществляется несколькими парами ножей — дисков (роликов), расстояние между которыми b устанавливается с помощью калиброванных по длине колец. Для настройки валы снимаются с ножниц.

Определение усилия, работы и мощности при резке на дисковых (роликовых) ножницах 2.1.2. РАСКРОЙНЫЕ ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ Раскрой плоских деталей с криволинейным контуром на ножницах не обеспечивает гарантированной взаимозаменяемости; этот процесс малопроизводителен, так как во многих случаях необходима предварительная разметка;

качество кромок деталей, вырезанных на ножницах, часто не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Этих и ряда других недостатков, обусловленных субъективными факторами, можно избежать, применяя способ раскроя фрезерованием, при котором вырезка производится пальцевой фрезой обычно из пакета листов (карточек) по шаблону. К недостаткам раскроя фрезерованием следует отнести неизбежные отходы материала в стружку.

Способ фрезерования и тип станка выбираются в зависимости от размеров заготовки и объема производства.

Вертикально-фрезерные станки Вертикально-фрезерные станки предназначены для раскроя по накладному шаблону заготовок из пакета карточек, нарезаемых предварительно на кривошипных ножницах. На этих санках вырезаются заготовки небольших размеров при серийном и опытном производстве.

В процессе фрезерования пакет карточек со скрепленным с ним шаблоном (ШФ) перемещается вручную таким образом, чтобы не нарушался контакт между шаблоном и копирным пальцем (втулкой), расположенным соосно с фрезой.

Существует несколько схем относительного расположения фрезы и копировального пальца (втулки). Для подвода и вывода фрезы из рабочей зоны фрезерная головка имеет вертикальную подачу. При фрезеровании пакет карточек, укрепленный на шаблоне, перемещают по столу вручную, прижимая рабочую поверхность шаблона к копирному пальцу, расположенному снизу соосно с фрезой. Станки с нижним расположением шпинделя работают в зависимости от расположения копирного пальца (втулки) меняется взаимное положение шаблона и пакета.

Вертикально-фрезерные станки обеспечивают достаточно высокую точность и чистоту кромок деталей, особенно при фрезеровании в два перехода. В этом случае при первом, черновом переходе при подаче 0,3... 0,5 м/мин оставляется припуск 0,8 мм на сторону под второй, чистовой переход, который выполняется с подачей 1,2... 1,8 м/мин. При фрезеровании в два перехода предварительно на копировальный палец надевается втулка с толщиной стенки 0,8 мм.

Перед чистовым проходом эта втулка удаляется из рабочей зоны, и шаблон обкатывается по копирному пальцу, что обеспечивает снятие припуска.

При фрезеровании в один переход часто возникает необходимость в снятии заусенцев и наплывов, которое производится вручную шабером или напильником, или на зачистных станках.

Шпиндель вертикально-фрезерных станков приводится во вращение непосредственно (без передаточного механизма) пневматической турбиной, совершающей при давлении воздуха в сети 0,55 МПа (5,5 кгс/см2) вхолостую до 22 000, а под нагрузкой—до 16 000 оборотов в минуту. Вместо пневматической турбины применяются также высокочастотные электродвигатели, частота вращения которых при частоте тока 200 Гц достигает 16 000 в минуту. В этом случае для всех таких станков раскройного отделения устанавливается один общий преобразователь частоты.

Толщина пакета карточек из цветных сплавов при обработке на вертикально-фрезерных станках из-за ручной подачи ограничивается до 8... 12 мм;

масса пакета, а следовательно, его габаритные размеры также лимитируются физическими возможностями рабочего. Более широкие возможности в этом отношении имеют радиально-фрезерные станки, у которых в процессе фрезерования перемещается не пакет заготовок с шаблоном, а фрезерная головка.

Радиально-фрезерные станки Для группового раскроя стандартных листов из алюминиевых сплавов применяются радиально-фрезерные станки марок РСФ, ОС-6, ОС-86, во многом сходные по своей конструкции. На этих станках удобно совмещаются операции раскроя и сверления технологических отверстий.

У радиального сверлильно-фрезерного станка РСФ (рис. 14.14) на цилиндрической стойке, установленной на фундаменте и расчаленной четырьмя подкосами, смонтирована свободно поворачивающаяся ступица, с которой шарнирно соединены два хобота. Каждый хобот состоит из двух шарнирно соединенных звеньев. Благодаря наличию двух шарниров фрезерная и сверлильная головки имеют возможность вручную перемещаться по любой траектории в горизонтальной плоскости в пределах описываемой хоботом окружности максимального радиуса.

Станку обычно придается два стола, на которых последовательно сначала в пакете листов сверлятся технологические отверстия (ШО, ИО, НО, СО и др.) и производится фрезерование. Отверстия сверлятся по шаблонам сверления (ШС) или по шаблонам группового раскроя (ШГР), пакет фрезеруется по ШФ, ШЗ или ШРД.

Шаблоны вместе с пакетом листов по краям крепятся к столу струбцинами. Для предотвращения расслаивания пакета в месте фрезерования крепление дополнительно может быть осуществлено с помощью винтов или шурупов через технологические отверстия.

Траектория движения головки по рабочей поверхности шаблона слагается из поступательного и поворотного движений хобота станка.

На радиально-фрезерных станках раскраиваются пакеты листов из алюминиевых сплавов толщиной до 12 мм, с габаритными размерами, соответствующими вылету хоботов (2000... 2900 мм), сверлятся отверстия диаметром до 8 мм.

Копировально-фрезерные полуавтоматы Фрезерные станки с ручной подачей не обеспечивают стабильной точности и чистоты поверхности кромок вырезаемых деталей, так как при работе на них не гарантирован постоянный надежный контакт копирного ролика с шаблоном. Эти станки имеют ограниченную производительность.

Более совершенными являются копировально-фрезерные полуавтоматы, у которых автоматически обеспечивается надежное слежение щупом за контуром шаблона, дублируемое перемещением фрезерной головки. Примером конструкции таких станков является копировальный сверлильно-фрезерный станок КСФ-1М, предназначенный для группового раскроя фрезерованием листов из алюминиевых сплавов в пакете толщиной до 10 мм и сверления в них отверстий диаметром до 8 мм. Станок дает возможность вырезать детали суммарной протяженностью по длине до 7000 мм и ширине до 1200 мм.

Фрезерование деталей производится фрезой диаметром 8 мм с точностью ±0,25 мм по отношению к контуру шаблона при чистоте обрабатываемой поверхности не ниже 3-го класса шероховатости по ГОСТ 2789—73. На станке можно в автоматическом режиме вырезать детали с любым криволинейным выпуклым или вогнутым контуром, но при условии, что внешние выпуклые углы контура не меньше 60°, а радиусы вогнутых закруглений не меньше радиуса копировального пальца.

Станок имеет три скорости подачи: 1,0; 1,5 и 2 м/мин. Изменение скоростей осуществляется введением сопротивлений в цепь питания делителя напряжения, что влечет за собой изменение напряжения на якорях двигателей подач и, следовательно, изменение скорости подачи.

Механизм автоматического прижима заготовок предназначен для предотвращения расслаивания пакета заготовок в месте фрезерования, так как крепление пакета прихватами по его углам является недостаточным. Система зажимов автоматически перемещается вместе с фрезерной головкой, что обеспечивает прижатие к столу участков пакета, непосредственно прилегающих к месту фрезерования (в 17-ти точках).

Фрезерные станки с программным управлением Процесс раскроя листового материала на фрезерных станках с числовым программным управлением выполняется в автоматическом режиме и не требует применения шаблонов, так как траектория движения инструмента определяется программой.

Типовым представителем раскройных фрезерных станков с программным управлением может служить станок марки РФП-1, являющийся базовой моделью станков этой группы. Станок РФП-1 предназначен для раскроя фрезерованием листовых заготовок из алюминиевых сплавов в пакете толщиной до 15 мм по криволинейному наружному и внутреннему контурам, а также для сверления отверстий до 8 мм в крупногабаритных заготовках. Станок имеет два портала, работающих независимо друг от друга. При работе одним порталом на станке можно обрабатывать по программе, записанной на магнитную ленту, детали длиной до 11 000 и шириной до 2000 мм; при работе двумя порталами можно одновременно обрабатывать по программе две различные детали длиной до 5500 и шириной до 2000 мм.

Запись программы на магнитную ленту для операций раскроя и сверления отверстий производится с помощью интерполятора. Кроме того, предусмотрена возможность записи программы на ленту непосредственно на станке методом копирования по шаблону или эталонной детали. Операции сверления и фрезерования производятся последовательно одной и той же фрезерно-сверлильной головкой.

Рабочий стол станка покрывается деревянным настилом и фанерой для выхода инструмента. Над столом передвигаются два одинаковых фрезерносверлильных агрегата, состоящих каждый из портала, осуществляющего продольную подачу, и поперечной каретки, несущей фрезерно-сверлильную головку и копировальный прибор, используемый в случае записи программы на станке по эталонной детали. Движения портала и поперечной каретки во время обработки полностью автоматизированы с помощью системы программного управления. Подача портала в продольном направлении осуществляется с помощью реечного механизма; подача каретки в поперечном направлении — с помощью шариковой пары винт—гайка. При движении портала вдоль стола он опирается на шесть роликов, смонтированных на подшипниках качения. В поперечном направлении портал удерживается восемью роликами, катящимися по боковым плоскостям направляющих. Поперечная каретка перемещается вдоль портала по направляющим скольжения. В качестве источников энергии применены электродвигатели постоянного тока с тиристорным управлением.

Опускание и подъем инструмента и копирного пальца осуществляются перемещением салазок по вертикальным направляющим поперечной каретки с помощью сжатого воздуха, поступающего в соответствующие полости пневмоцилиндров; величина хода ограничивается жесткими упорами.

Для прижима материала во время обработки станок снабжен автоматическими шагающими прижимами, состоящими из четырех попарно соединенных траверс, несущих на себе четыре пары прижимных башмаков. Траверсы перемещаются синхронно таким образом, что по мере перемещения портала пакет листов всегда оказывается прижатым к столу по обе стороны фрезы.

Для записи программы на магнитную ленту непосредственно на станке на стол укладываются шаблоны обрабатываемых деталей и производится обход пальца копирного прибора по их контуру. Траектория движения портала и каретки при этом записывается на магнитную ленту, заправленную в записывающее устройство системы ЧПУ станка. В станке применена фазовая система программного управления по двум координатам.

Станина станка состоит из четырех одинаковых секций, представляющих собой чугунные отливки, которые служат основанием для крепления деревянного настила, образующего стол для пакета листовых заготовок. В целях использования станка для крепления и обработки деталей типа монолитных панелей и длинномерных криволинейных прессованных профилей станина под деревянным покрытием имеет продольные и поперечные Т-образные пазы. Сверху, на передней и задней сторонах станины укреплены стальные, термически обработанные направляющие, по которым перемещаются порталы. Рейки приводов продольного перемещения прикреплены к передней стенке станины.

Направляющие балок шагающих прижимов смонтированы по обе стороны станины. На торцах станины расположены воздухоприготовительные панели.

Портал представляет собой коробчатую сварную траверсу равного сопротивления с ребрами жесткости. Передним и задним концами портал опирается на каретки. В передней каретке смонтированы четырех горизонтальных несущих ролика (2 нерегулируемых и 2 регулируемых) и 8 вертикальных направляющих роликов (2 нерегулируемых и 6 регулируемых), ограничивающих поворот портала в горизонтальной плоскости. В задней каретке смонтированы два горизонтальных опорных регулируемых ролика. Снизу к передней и задней кареткам на кронштейнах крепятся по два поддерживающих регулируемых ролика. Все ролики смонтированы на конических роликоподшипниках. Регулируемые ролики установлены на эксцентриковых осях, поворачивая которые можно выбирать зазоры между роликами и поверхностью направляющих.

Направляющие для перемещения поперечной каретки укреплены на лицевой стороне траверсы. На переднем торце траверсы смонтирован привод поперечного перемещения; снизу передней каретки укреплен привод продольного перемещения портала. В нишах передней и задней кареток расположены панели электрооборудования. Подвод пневмо- и электропитания к порталам осуществляется снизу через заднюю каретку. Два отсека траверсы заполнены эмульсией, предназначенной для охлаждения статора и подшипников высокочастотных электродвигателей.

Помимо указанных, на портале смонтированы следующие системы и узлы: система отсоса стружки, блок воздухораспределителей шагающих прижимов, шариковый винт поперечного перемещения фрезерно-сверлильной головки.

Вертикальное перемещение салазок фрезерно-сверлильной головки и копировального прибора по направляющим поперечной каретки осуществляется одинаковыми пневмоцилиндрами с гидравлическими амортизаторами, с помощью дросселей которых регулируется скорость перемещения; величина перемещения ограничивается жесткими упорами. На верхней площадке поперечной каретки установлены электропневматические клапаны, управляющие опусканием и подъемом фрезерно-сверлильной головки и копировального прибора, а также кнопки включения установки масляного тумана для смазки подшипников шпинделя и цепи подвода пневмоэлектропитания.

Исполнительный механизм продольной подачи смонтирован внутри чугунного корпуса и представляет собой систему шестерен, с помощью которой осуществляется передача вращения от электродвигателя постоянного тока к шестерне, входящей в зацепление с зубчатой рейкой.

Привод поперечного перемещения каретки осуществляется от электродвигателя постоянного тока через редуктор с двумя парами шестерен с помощью шариковой пары винт—гайка.

Фрезерно-сверлильная головка представляет собой скоростной электрошпиндель, смонтированный на вертикальных салазках поперечной каретки. На конце шпинделя имеется насадка, в которой с помощью цангового зажима закрепляется инструмент. Для уменьшения вылета сверла в момент начала сверления головка снабжена подвижной кондукторной быстросменной втулкой. К фрезерно-сверлильной головке снизу крепится стружкоприемник, направляющий поток стружки из зоны резания в систему отсоса стружки.

Траверсы прижимного устройства перемещаются на роликах по специальным направляющим станины. Укрепленные на штоках пневмоцилиндров, установленных на траверсах, стальные облицованные резиной прижимы опускаются под действием сжатого воздуха, а поднимаются пружинами. При перемещении портала его упоры нажимают на толкатель, пластина которого, войдя в щель бесконтактного конечного выключателя, тем самым включает его. По этой команде происходит выпуск воздуха из пневмоцилиндров одной из пар траверс. В результате этого прижимы соответствующих траверс поднимаются пружинами в верхнее положение. С выдержкой времени, требуемой на подъем прижимов, сжатый воздух подается в пневмоцилиндр механизма перемещения траверс, и свободная от прижима пара траверс перемещается относительно неподвижной пары траверс. Таким образом, в то время как одна пара траверс прижимает пакет, другая перемещается на шаг.

Следует отметить, что механизм автоматического прижима заготовок станка РФП-1 аналогичен применяемому у станка КСФ-1.

На базе станка РФП-1 с широкой унификацией узлов и деталей был разработан раскройный фрезерный станок с программным управлением РФП-2. В отличие от станка РФП-1 станок РФП-2 является однопортальным с соответствующим уменьшением габаритных размеров обрабатываемых заготовок.

Назначение, принципиальное устройство и работа этих станков идентичны.

Фрезерно-обрезные станки Фрезерно-обрезные листовые станки предназначены для раскроя крупногабаритных толстых листов, обрезки, кромок обшивок одинарной и двойной кривизны, вырезки в них окон; они могут также использоваться для фрезерования полок профилей.

Типовым представителем этой группы оборудования является станок ФОЛ-2М, на котором можно обрабатывать детали из алюминиевых сплавов длиной до 7500, шириной до 1000 и толщиной до 35 мм. Станок состоит из станины, двух стоек и траверсы, образующих жесткую раму. По направляющим с помощью ходового винта имеют возможность перемещаться вдоль станины два суппорта горизонтально-фрезерной или вертикально-фрезерной головок.

Для прижима заготовок к столу на траверсе станка смонтировано пневматических цилиндров, расположенных в два ряда. Цилиндры ряда укреплены постоянно, цилиндры ряда 2 в процессе наладки могут быть передвинуты в поперечном направлении. Цилиндры объединены в группы (по 2 или 3), каждая из которых имеет общий кран включения; кроме этого, кран имеет каждый цилиндр. Давление в цилиндрах устанавливается с помощью редуктора 5. В штоки цилиндров вставляются (по мере надобности) штанги, оканчивающиеся внизу прижимными башмаками соответствующей конфигурации.

Сжатый воздух на станке применяется также для подъема шаровых опор, смонтированных в столе и необходимых для облегчения перемещения устанавливаемых на столе болванок, служащих ложементами для обрезаемых обшивок.

На модифицированном станке ФОЛ-2М можно также производить фрезерование обшивок одинарной и двойной кривизны по криволинейному контуру с помощью накладных шаблонов. Перпендикулярность обрабатываемых кромок к поверхности обшивки обеспечивает поворотная вертикальная фрезерная головка. Увеличены толщина (до 50 мм) и ширина (до 1500 мм) обрабатываемых листов. На станке модифицированы некоторые узлы и механизмы.

Раскрой профилей на небольшие по длине заготовки может производится в штампах на прессах или на пресс-ножницах. Короткие и сравнительно толстостенные (длиной до 200 мм и толщиной стенки от 2 мм), особенно стальные, заготовки труб отрезаются на обычных токарных станках.

Наиболее распространенным способом раскроя профилей и труб является резка дисковыми фрезами на маятниковых или на универсальных дисковых пилах. В некоторых случаях резка труб и профилей производится на ленточных пилах.

Дисковые пилы Применяемая в заготовительно-штамповочных цехах маятниковая (балансирная) пила имеет следующее устройство. На чугунной составной стойке помещен поворотный стол, который может вместе с пилой поворачиваться вокруг вертикальной оси. Пильный диск, в свою очередь, может наклоняться под углом от вертикального положения. Сочетание этих двух поворотов позволяет отрезать детали по плоскостям, расположенным под любым углом к оси заготовки. На столе смонтирован узел маятника, со стоящий из рычага 8, на котором крепятся пильный диск и электродвигатель.

Вся система имеет возможность поворота вокруг оси, что и обеспечивает подачу пильного диска на заготовку в процессе резки. Подача осуществляется вручную с помощью рукоятки. При прекращении нажатия на рукоятку две растянутые пружины возвращают рычаг с пильным диском в исходное положение.

Диапазон поворота рычага ограничивается регулируемыми упорами. Шкив электродвигателя связан со шкивом пильного диска клиновым ремнем. Натяжение ремня производится теми же пружинами, поворачивающими площадку электродвигателя на оси. Рычаг вместе с пильным диском, электродвигателем и литой чугунной втулкой могут поворачиваться на оси кронштейна, укрепленного на столе болтами. Это позволяет наклонять пильный диск относительно плоскости стола в одну сторону на угол до 45°. Для определения угла наклона на кронштейне имеется неподвижная градусная шкала, а на поворотной втулке закреплен указатель. Поворот осуществляется вращением маховичка, заклиненного на ходовом винте, связанном с рычагом качающейся гайкой. Стол вместе со всем узлом при настройке станка может поворачиваться относительно вертикальной оси на угол +70°. Перед поворотом необходимо освободить рукоятки, стягивающие с помощью сухарей основание стойки и поворотный стол.

На кронштейнах верхней части стойки крепятся линейки с упорами, которые настраиваются на длину отрезаемых заготовок. При раскрое длинных профилей на уровне основного стола пилы пристраивается дополнительно узкий длинный стол с направляющими.

Для резки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов используются обычные дисковые фрезы. При резке профилей и труб из углеродистых сталей, а также легированных сталей и титановых сплавов применяются абразивные диски различных марок.

Для резки профилей применяются также универсальные дисковые пилы.

Предварительно пильный диск у таких пил может быть установлен на определенном уровне по высоте перемещением всего подвижного узла по колонне, а также повернут в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Рабочая подача диска производится в горизонтальном направлении. Упоры, по которым осуществляется установка заготовки, крепятся в Т-образных пазах стола.

Универсальные дисковые пилы применяются в основном при установившейся номенклатуре; они имеют более высокую производительность и обеспечивают большую, чем маятниковые пилы, точность распила.

Ленточные пилы На ленточных пилах режут профили и трубы, раскраивают толстолистовой материал, а также обрезают припуски у отштампованных деталей.

На С-образной станине пилы укреплен стол, в котором имеется отверстие с направляющей для пильной ленты. В нижней части станины установлен электродвигатель с насаженным на его валу ведущим шкивом. В верхней части станины над столом расположен ведомый шкив 6 такого же диаметра, имеющий возможность вертикального перемещения для натяжения огибающей оба шкива пильной ленты. Пильная лента во время работы нагревается и удлиняется, поэтому вал ведомого шкива снабжен противовесом, поддерживающим постоянное ее натяжение.

В некоторых конструкциях ленточных пил верхний шкив, как и нижний, не имеет вертикального перемещения, а пильная лента натягивается с помощью специального подпружиненного нажимного ролика. Для направления пильной ленты во время работы в конструкции предусмотрены роликовые упоры, устанавливаемые вблизи места резки.

Обычно ленточные пилы не оснащаются какими-либо технологическими приспособлениями, и резка производится по разметке при ручной подаче обрабатываемой заготовки. Под воздействием усилия подачи полотно может, упруго изгибаясь, отклоняться в сторону, и точность обработки нарушается. По указанным причинам ленточные пилы применяются в заготовительноштамповочных цехах сравнительно редко.

2.1.4. СТАНКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СПОСОБОВ РЕЗКИ

Спецификой станков для электрохимических и электрофизических способов резки является отсутствие силового (механического) воздействия инструмента на заготовку. Основной функцией этих станков является обеспечение превращения твердого состояния материала заготовки в зоне обработки в жидкое (или газообразное) состояние. Эту функцию выполняют источники питания (преобразователи электрического тока) и соответствующий каждому способу инструмент (электроды, горелки, сопла и др.), рассмотренные в соответствующих разделах. Остальные функции станков этой группы сходны с функциями станков классической схемы — осуществление движения инструмента и заготовки — рассматриваются на примерах типовых станков, применяемых для различных способов электрохимической и электрофизической резки.

Станки для анодно-механической резки Станки для анодно-механической резки делятся на две группы — дисковые и ленточные. Основными узлами анодно-механических станков являются:

привод главного движения, привод подачи, регулятор автоматической подачи (может отсутствовать), источник питания. В качестве источника энергии привода главного движения применяется асинхронный электродвигатель, от которого вращение с помощью ременной или цепной передачи сообщается шпинделю с электродом-инструментом (ЭИ) для дисковых станков или приводному шкиву с лентопротяжным механизмом для ленточных анодно-механических станков. Привод подачи может быть электромеханическим, реже — гидравлическим. От источника питания к ЭИ (катод) и заготовке (анод) подводится ток до 600... 2000А напряжением 22... 30 В.

Электролит подается в зону обработки поливом, некоторые станки имеют встроенные ванны. Электролитом может служить водный раствор силиката натрия (жидкого стекла), иногда с добавлением солей других кислот. При резке заготовок из жаропрочных сплавов применяют раствор, содержащий азотнокислый калий (150 кг/м3) и хлористый калий (30 кг/м3), для титановых сплавов — раствор хлористого натрия и азотнокислого калия. Наибольшая производительность достигается при температуре электролита 40... 45°С.

Материалом для электродов-инструментов служат малоуглеродистые стали (08кп, 10, 20 и др.) или латуни.

Под действием электрического тока металл заготовки растворяется, и на его поверхности образуется пассивированная пленка, которая снимается движущимся инструментом. При этом возникает электрический разряд, тепловое воздействие которого вызывает местное расплавление металла. Образующийся шлам выносится из межэлектродного промежутка (МЭП) инструментом при очень незначительной нагрузке, в отличие от резки на обычных металлорежущих станках, у которых узлы сильно нагружены от сопротивления резанию. Интенсивность съема металла практически не зависит от механических свойств обрабатываемых металлов и инструмента (твердости, вязкости, прочности), поэтому анодно-механическую обработку наиболее целесообразно применять для резки заготовок из коррозионно-стойких сталей, жаропрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов.

На дисковых анодно-механических станках обычно разрезают профили, прутки и трубы. Размеры диска выбирают соответственно размерам сечения заготовки. Например, резку заготовок диаметром до 150 мм производят дисками диаметром 500... 800 и толщиной мм; заготовки диаметром 200... 300 мм режут дисками диаметром 800... 1100 и толщиной 1,75... 2,0 мм.

Современные отрезные станки помимо вращения диска имеют привод вращения круглых заготовок; фасонные заготовки закрепляются в пневматических тисках. Диски имеют направляющие для уменьшения ширины реза. Диск и зона резания закрываются общим кожухом. Станки оснащаются вентиляцией и устройством промывки горячей водой для удаления электролита. Нашей промышленностью выпускаются также станки-полуавтоматы для анодномеханической резки, у которых рабочая подача оснащена следящей системой.

Типовым представителем дисковых анодно-механических станков является станок модели 4А821, на котором можно разрезать заготовки диаметром до 160 мм и длиной до 8 м дисками диаметром 520... 800 мм. Производительность станка при резке коррозионно-стойких сталей при вращении заготовки составляет 3000 мм2/мин, а без вращения заготовки — 1500 мм2/мин. Станок имеет источник питания мощностью 35 кВт.

Представителем станков с нежесткой подачей диска-электрода является простой по устройству анодно-механический станок марки АМО-14. Заготовка крепится на станке с помощью зажимного устройства. Диск-электрод, закрытый кожухом, закреплен на оси коромысла, качающегося наноси. На другом конце коромысла установлен электродвигатель, вращающий диск-электрод.

Коромысло уравновешивается противовесом. Для смягчения колебаний коромысла установлен демпфер-регулятор. Внутри станины расположен резервуар с электролитом, который подается в МЭП насосом через сопло. Электропитание подводится к зажимному устройству и через меднографитные щетки к контактному кольцу диска. После включения электропитания на панели цепи резания и электродвигателя диск подается на заготовку вручную нажатием рукоятки.

На ленточных анодно-механических станках помимо прямолинейной резки возможно осуществление вырезки деталей по криволинейному контуру.

Электродом-инструментом у этих станков служит бесконечная стальная лента толщиной 0,8... 1,4, шириной 15... 40 мм. Ширина реза обычно в 1,2... 1,5 раза больше толщины ленты. Компоновка станков выполняется как с вертикальным, так и горизонтальным расположением ленты. Некоторые станки оснащаются переносными ваннами, применение которых повышает производительность, уменьшает загрязнение окружающей среды газообразными продуктами, уменьшает уровень шума и способствует искрогашению.

Типовым представителем ленточных анодно-механических станков может служить отрезной станок модели 4450, предназначенный для отрезки заготовок различного профиля из труднообрабатываемых сталей и сплавов. На станке можно разрезать заготовки диаметром до 400 и длиной до 6000 мм.

Станок имеет литую станину, на которой смонтирован стол для установки на нем заготовки. В процессе наладки стол вместе с заготовкой может перемещаться в продольном направлении относительно ленточного электродаинструмента, расположенного под кожухом, с помощью маховика. Рабочая подача ленты производится поперечным перемещением каретки с верхним и нижним шкивами, на которых натянута лента. Механизм перемещения каретки помещен в колонне станка. Движение ленты осуществляется при вращении от электродвигателя нижнего шкива, закрытого крышкой. Ведомый шкив предохранен крышкой. Для удержания отрезаемой части заготовки станок имеет дополнительный стол. Подача в рабочую зону электролита производится через сопло. Отработанный электролит стекает в поддон станка, откуда насосом откачивается в бак. Система управления станком размещена в шкафу, в верхней части которого расположен пульт управления. Для удобства эксплуатации станок имеет дополнительный пульт, на котором сдублированы все органы управления. В качестве источника питания импульсным напряжением служит выпрямительный агрегат. В комплект станка входит также бак для электролита емкостью 500 л.

Инструмент представляет собой стальную бесконечную ленту шириной 30 и толщиной не менее 0,8... 1,0 мм. Скорость перемещения ленты составляет 18 м/с. Ширина реза обычно не превышает 2 мм. Производительность станка при резке коррозионно-стойкой стали составляет 30 см/мин. Ослабление натяжения ленты в процессе эксплуатации устраняется перемещением верхнего шкива, а «сбегание» ленты предотвращается его наклоном. В случае обрыва ленты во время резки для свободного входа в прорезь устанавливается новая лента толщиной на 0,2... 0,3 мм меньше вышедшей из строя.

Станки для электроэрозионной обработки Электроэрозионную (электроискровую) обработку применяют как высокопроизводительный способ раскроя листов из жаропрочных и коррозионностойких сталей, когда резка на гильотинных или роликовых ножницах, а также фрезерование в пакете практически невозможны.

Простейшая установка для электроэрозионного раскроя состоит из стола с ванной для рабочей жидкости и электрододержателя, в который вставляется электрод-лента. Такая установка имеет только одно движение подачи — вниз.

Применяют крепление ленты при помощи пальцев по разметке, по шаблону с последующим его снятием и непосредственно на шаблоне, который крепится к электрододержателю. При определении контура шаблона следует учитывать, что вырезанная заготовка получается меньше шаблона на удвоенную величину межэлектродного зазора, величина которого составляет 0,25 мм на сторону.

Электродом-инструментом служит медная лента толщиной 1... 1,5 мм и шириной 50... 70 мм. Такая лента относительно меньше изнашивается. В качестве рабочей среды применяют минеральное масло или воду, однако при водной рабочей среде производительность процесса уменьшается в 2... 3 раза.

Процесс ведется при напряжении в контурах 15... 25 В и силе тока 15... 30 А.

Одним из основных недостатков электроэрозионной обработки по описанной выше схеме является интенсивный износ электрода-инструмента. Одним инструментом в таких условиях можно изготовить лишь 5... 10 деталей.

Этого недостатка не имеет способ вырезки деталей сложного контура непрофилированным электродом, которым может быть непрерывно движущаяся тонкая проволока или лента. В таких условиях в значительной мере устраняется влияние эрозии инструмента на точность обработки. Движение проволоки способствует лучшему удалению из рабочего зазора продуктов эрозии, а при направлении движения снизу вверх производительность обработки значительно выше, так как действие движущегося инструмента усиливается образующимися в процессе обработки газовыми пузырьками.

В качестве инструмента — рабочего органа станок имеет тонкую натянутую медную, латунную или вольфрамовую проволоку, которая перематывается с нижней катушки на катушку. Заготовка укрепляется на рабочем столе с каретками, перемещающимися соответственно по координатам X и Y приводами, работающими по командам от системы управления. К электроду-инструменту подсоединен один зажим генератора импульсов (чаще всего — отрицательный), а к электроду-заготовке — второй.

Большинство станков с электродом-инструментом в виде проволоки оснащены электроконтактной копировальной системой, у которой в качестве щупа используется сам электрод-инструмент. Электрическая цепь электрод — проволока—деталь и цепь электрод—проволока—копир питаются от разных источников питания. Копир, изготовленный из токопроводящего материала, изолируется от заготовки. Автоматическое регулирование скоростей подач осуществляется регулятором рабочей подачи и регулятором копировальной подачи. Регулятор рабочей подачи изменяет скорость двигателя в зависимости от отклонений напряжений на рабочем промежутке от напряжения на копировальном промежутке. Копировальный промежуток (электрод—проволока—копир) питается от низковольтного источника питания малой мощности, имеющего падающую характеристику, что обеспечивает практически отсутствие износа копира. Нарушение контакта между электродом-проволокой и копиром создает значительное изменение величины сигнала на входе регулятора копировальной подачи даже при незначительном изменении величины МЭП между электродом-проволокой и копиром, что способствует получению высокой точности копирования.

В случае короткого замыкания МЭП схема регулятора подачи предусматривает отвод электрода-проволоки на определенное расстояние. Ограничение отвода электрода-проволоки важно потому, что при повторном прохождении по уже прорезанной щели возможно увеличение шероховатости поверхности кромок в этом месте.

Более точными и высокопроизводительными являются станки с числовым программным управлением, а также станки со следящей системой, позволяющие вырезать детали непосредственно по увеличенному их чертежу.

Для качественной работы станка необходимо обеспечить максимально возможное натяжение проволоки с учетом прочности ее материала, а также износа в процессе обработки. С этой целью приемная бобина имеет частоту вращения, несколько большую, чем тянущие ролики, что позволяет через тормозное устройство наматывать проволоку с натяжением. На устойчивость режима обработки также влияет нарушение плавности перемотки проволоки, которое возникает при некачественной намотке ее на катушку. Намотка проволоки должна быть равномерно плотной и рядной.

Полностью автоматизирован процесс вырезки на электроэрозионных (проволочных) станках, оснащенных системой числового программного управления с записью программы обработки на перфоленте.

Станки для резки проникающей дугой и плазменной резки.

Конструкция станков для резки проникающей дугой, как и других станков для электрохимических и электрофизических способов обработки, должна обеспечивать выполнение простых относительных перемещений (при отсутствии технологических нагрузок) исполнительного (рабочего) органа и заготовки. Рабочим органом станков этой группы являются горелки (плазмотроны), в которых формируется поток ионизированных частиц, обладающих большим запасом энергии.

В зависимости от способа формирования плазменной дуги применяются горелки с переносом дуги на заготовку, включенную в сеть питания анодом, используемые для резки толстолистовых металлов, и горелки без переноса дуги (двухэлектродные) — для резки тонколистовых металлов и неметаллических (нетокопроводных) материалов.

Плазменная струя создается дуговым разрядом, образующимся между электродом и электродом с отверстием, выполняющим роль сопла. Дуга горит в центральном канале полого охладителя, электрически изолированного от сопла и электрода. Стенки канала и сопла интенсивно охлаждаются водой. Через канал вдоль столба дуги под давлением подается инертный газ.

Температура дуги достигает 10 000... 20 000°С. Под действием дуги газ ионизируется и выходит из сопла в виде плазменной струи с ядром, окруженным факелом. Изменяя длину дуги, величину тока, размеры сопла и канала, можно изменять длину ядра дуги от 2... 3 до 40... 50 мм.

Плазменная резка углеродистой стали производится с использованием воздуха или кислорода вместо инертного газа, так как при этом выделяется дополнительное количество тепла за счет экзотермических реакций, что сокращает расход подводимой электроэнергии. Ширина реза при толщине стальной заготовки до 25 мм составляет около 5 мм. Плазменными горелками можно резать заготовки из алюминиевых сплавов толщиной до 125 мм, коррозионностойких сталей — до 100 мм. Горелками без переноса дуги можно производить раскрой листов в пакете.

Основой головки служит стеклотекстолитовый или фарфоровый корпус, на котором смонтированы все металлические детали. Воздушно-водяная смесь дросселирует в камеру расширения, расположенную между крышкой и формирующим воздушно-водяную струю наконечником. Верхняя и нижняя части камеры сообщаются через отверстие в корпусе. От дросселя ток катода подводится к цанге-электрододержателю гибким проводом сечением 4... 6 мм2 и длиной 80 мм. Верхний торец электрододержателя имеет сверление, в которое непрерывно поступает переохлажденная воздушно-водяная смесь. Сопло-анод ввинчен в медную электродную камеру, которая герметично укреплена на нижнем торце корпуса соосно электроду. В камеру через газоподводящую труб ку непрерывно поступает защитный газ — аргон или диссоциированный аммиак.

Токоподвод к аноду расположен в газоподводящей трубке; электроконтакт с электродной камерой осуществляется с помощью медного винта.

К исполнительному механизму станка (полуавтомата, автомата) горелка крепится с помощью хомута, укрепленного в специальной проточке корпуса.

Для ручной работы горелка оснащается токоизолирующим держателем, через который проходят газо- и токопроводы с вмонтированными тумблером и кнопкой.

Резка нелегированных сталей толщиной до 70 мм с подводом мощности тока до 50 кВт производится плазменной горелкой с двойным газовым потоком, стабилизирующим газом в которой служит азот, а защитной оболочкой — воздух или кислород. Плазменная горелка с двойным газовым потоком имеет самоцентрирующий электрод, служащий анодом, и водоохлаждаемый катод. Воздух или кислород, создающие внешнюю газовую оболочку, подаются через канал. Сопло охлаждается водой, поступающей в кольцевые полости корпуса.

Плазмообразующий газ подается через кольцевой канал и завихряется кольцом с тангенциальными каналами. Дуга образует плазменную струю, воздействующую на заготовку в зоне.

В сравнении с электрической и газовой резкой достоинством плазменной резки является отсутствие необходимости удалять с поверхности реза окалину, так как она плавится и уносится вместе с расплавленным металлом плазменной струей. Качество кромок при плазменной резке сталей и алюминиевых сплавов удовлетворительное, благодаря чему во многих случаях не требуется механическая обработка кромок под сварку.

Электронно-лучевые станки и установки На электронно-лучевых станках и установках можно обрабатывать практически все материалы, независимо, от их химического состава и физикомеханических свойств. Электронно-лучевые станки могут выполнять разделение материала, включая прошивку отверстий, с очень высокой точностью (до 50 А).

Источником питания электронно-лучевого станка служит электронная пушка, устройство и работа которой рассмотрены в соответствующем разделе.

Тонкий электронный луч, сфокусированный на обрабатываемой поверхности, выплавляет обрабатываемый материал в точке приложения. Диаметр фокального-пятна на заготовке может быть получен размером от одного миллиметра до нескольких десятков микрометров, удельная мощность достигает 109 Вт/см2, что на четыре-пять порядков выше уровня, достижимого при дуговом и плазменном методах обработки.

Процесс электронно-лучевой резки ведется в герметичной камере при разрежении ~10-2...10-4 Па (10 4... 10 6 мм рт. ст.). Вакуум необходим, чтобы избежать частого столкновения движущихся электронов с молекулами газа, что влечет за собой потерю энергии пучка.

Вакуум также обеспечивает стерильность процесса, которая особенно важна при обработке химически активных и тугоплавких металлов, таких как вольфрам, молибден, тантал, ниобий, цирконий, рений и др. Необходимый вакуум создается вакуумными насосами, производительность которых определяется объемом камеры и интенсивностью выделения газов в процессе резки.

Камеры могут быть оснащены манипуляторами для закрепления обрабатываемой заготовки и ее перемещения в процессе обработки.

Управление режимом работы электронной пушки и перемещением заготовки может осуществляться вручную, полуавтоматически или автоматически с помощью системы числового программного управления.

Механическое перемещение стола с заготовкой по координатам X и Y и магнитное отклонение луча с помощью системы, состоящей из линзы объектива, регулятора отклонения луча позволяют производить вырезку отверстий с точностью до 0,005 мм.

Отечественной промышленностью выпускаются универсальные электронные установки, предназначенные для получения микроотверстий, вырезки мелких деталей, микросварки, в том числе жаростойких сталей и сплавов. Такие установки могут оснащаться системами числового программного управления движением стола и отклонением электронного пучка.

Установки для газолазерной резки Для резки материалов применяют СО2-лазерные установки непрерывного действия с мощностью до 500 Вт. К достоинствам лазерной резки следует отнести большие скорости резания, легкость вырезки деталей сложных контуров, хорошее качество кромок реза, малую величину зоны термического воздействия в разрезаемом материале, бесконтактное воздействие инструмента на заготовку.

Резка металлов на газолазерных установках обычно производится с подводом в зону обработки кислорода под давлением 0,25 МПа и выше. Кислород, подводимый в зону резки через сопло, обычно соосно с лазерным пучком, значительно увеличивает поглощение лазерного излучения вследствие окисления поверхности разрезаемого металла, увеличения температуры металла в результате экзотермической реакции окисления, удаления с места обработки паров и элементов расплавленного металла, что улучшает доступ лазерного излучения к разрезаемому материалу.

При повышении давления улучшается качество реза, уменьшается зона термического влияния. Особенно эффективно повышение давления кислорода способствует качественной резке заготовок больших толщин. Качество и скорость резания повышаются также с уменьшением расстояния от среза сопла до поверхности заготовки. Удовлетворительные результаты получаются при зазоре меньше 1 мм.

На установке с лазером на углекислом газе с мощностью излучения в непрерывном режиме до 500 Вт можно резать заготовки из до 10 мм, коррозионно-стойких сталей — до 4 мм, жаропрочных сталей СН-3, 2X13, ВНС-2, ВНСх/к— до 2,5 мм, титановых сплавов ВТ-5, ВТ-14, ВТ-20М, ОТЧ-1 толщиной до 1,5 мм. углеродистой стали толщиной Луч лазера фокусируется линзой с фокусным расстоянием порядка мм в пятно диаметром около 0,5 мм. Коническое сопло, через которое луч и газ попадают на раскраиваемый материал, имеет выходное отверстие диаметром мм. Расход кислорода при давлении внутри резака 0,3 МПа составляет около 5м3/с.

Управление перемещением резака может осуществляться системой числового программного управления с линейно-круговым интерполятором и с записью программы на перфоленте.

Из-за высокого коэффициента отражения излучения и высокой теплопроводности плохо поддаются газолазерной резке алюминий, медь, латунь, тантал, молибден, вольфрам и другие металлы с высоким коэффициентом отражения излучения оптических квантовых генераторов.

Импульсная газоразрядная лампа воздействует на активное вещество генератора, и световой луч, проходя через фокусирующую оптическую систему, концентрируется на обрабатываемой заготовке.

Установки для гиброабразивной резки.

В настоящей главе рассматриваются прессы общего применения. Среди них наибольшее распространение получили механические и гидравлические прессы.

2.2.1. ПРЕССЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ Источниками энергии механических прессов обычно служат неуправляемые электрические асинхронные двигатели, крутящий момент от которых передается с помощью передающего механизма в виде зубчатой или клиноременной передачи преобразующему кривошипно-шатунному механизму для получения возвратно-поступательного перемещения исполнительного органа — ползуна.

Для выполнения многих технологических процессов холодной штамповки достаточно перемещения подвижной части штампа по синусоидальному или близкому к нему закону, который создается простым четырехзвенным кривошипно-шатунным механизмом. Однако при выполнении некоторых операций целесообразно осуществить замедление, а иногда и выстой подвижного инструмента на рабочем участке.

Изменить характер движения ползуна можно различными путями, в том числе с помощью дополнительных приводов, переключения муфт и др. Но непременным условием нормальной работы звеньев механизма является соблюдение принципа неразрывности первой производной перемещения ползуна по времени, плавное изменение скорости. Эти требования наиболее просто и полно реализуются применением рычажных механизмов.

КРИВОШИПНЫЕ ПРЕССЫ ПРОСТОГО ДЕЙСТВИЯ

Наиболее распространенными в штамповочных цехах заводов летательных аппаратов представителями механических прессов простого действия являются кривошипные прессы с четырехзвенным исполнительным механизмом.

Кривошипный пресс простого действия открытого типа состоит из следующих узлов и механизмов: станины, вала, шестерни-маховика, муфты, электродвигателя, шатуна, ползуна, тормозного устройства и стола.

В качестве источника энергии используется простой неуправляемый асинхронный электродвигатель.

Исполнительный орган пресса — ползун совершает прерывное возвратно-поступательное движение, имея двухучастковый интервал перемещения симметричного вида; участки интервала перемещений — рабочий tp (от 0 до ), холостой tx (от я до 2); участки останова t°1 = 0 и t°2 = 0.

Станина обычно выполняется чугунной литой, а у современных прессов (особенно закрытого типа) — также сварной из стальных листов. На станине монтируются все основные узлы и механизмы пресса. Существуют модели прессов открытого типа с наклоняемой станиной. Наклон осуществляется специальным механизмом, расположенным в нижней части станины; он обеспечивает большее удобство работы на прессе.

У прессов открытого типа свободный доступ к штампу открыт с трех сторон, однако вследствие незамкнутости станины возможен значительный ее упругий изгиб, что отражается на точности работы и стойкости штампа. Поэтому прессы открытого типа изготовляются только небольшой мощности, примерно до Р = 1 МН (100 тс), а большей мощности — с П-образной закрытой станиной.

Вращательное движение от шестерни вала двигателя через шестернюмаховик и муфту передается кривошипному валу, который с помощью шатуна преобразует его в возвратнопоступательное движение ползуна.

У одностоечных прессов открытого типа возвратно-поступательное движение ползуна обусловливается эксцентричным расположением кривошипного пальца вала. Регулировка величины хода ползуна производится путем поворота эксцентриковой шайбы, надетой на палец. Шайба фиксируется в определенных положениях кулачковой муфтой; проворачиванию муфты препятствует шпонка.

Максимальная величина двойного хода ползуна Нмакс = = 2(е1 + е2), минимальная — Нмин = 2 (е1 — е2). После установки муфты в нужное положение она затягивается гайкой.

Вал пресса расположен в подшипниках, на нем свободно насажен маховик (при зубчатой передаче от двигателя — шестерня-маховик, а при клиноременной — шкив-маховик), аккумулирующий энергию на протяжении всего оборота вала, за исключением интервала деформирования заготовки, когда она расходуется.

Для осуществления хода ползуна при непрерывно работающем двигателе вращающийся маховик соединяется с валом нажатием педали, приводящей через систему тяг в действие муфту, работающую совместно с тормозным устройством.

К специфике работы муфт в прессах следует отнести передачу больших величин крутящих моментов, разгон и остановку больших масс в короткие промежутки времени, работу в режиме частых включений и выключений. От исправной работы муфт во многом зависит безопасная работа на прессе.

Применяемые для включения прессов муфты очень разнообразны, но все их можно разделить в основном на два класса: муфты с геометрическим замыканием (жесткие муфты) и фрикционные.

На прессах старых моделей небольшой мощности установлены, как правило, жесткие муфты, которые по конструктивному исполнению разделяются на кулачковые, пальцевые и муфты с поворотной шпонкой. Все они соединяют и разъединяют маховик с кривошипным валом только при определенном положении ползуна вблизи верхней мертвой точки и не позволяют включать и выключать кривошипный механизм при любом положении ползуна, а также перемещать его толчками, т. е. на небольшие расстояния, что необходимо при наладке пресса. По этой причине при установке на пресс штампов кривошипношатунный механизм приходится поворачивать вручную вращением маховика.

Другим недостатком жестких муфт является динамический характер работы, нередко приводящий к поломке их деталей. Поэтому возможно нерасцепление муфты и неожиданное продолжение движения ползуна даже при выключенной педали (так называемое сдваивание ходов). Прессы с жесткими муфтами включения труднее поддаются автоматизации управления, например, синхронизации работы с промышленными роботами.

Фрикционные муфты включения, соединяющие маховик с кривошипным валом за счет сил трения, позволяют включать пресс при любом положении ползуна, осуществлять перемещение ползуна толчками и его остановку в нужном положении. Такие муфты устанавливают практически на всех выпускаемых в настоящее время прессах.

Дисковые фрикционные муфты бывают с одним (однодисковые) или несколькими (многодисковые) комплектами ведущих и ведомых дисков. Ведущие диски соединяются с вращающимся от электродвигателя маховиком, ведомые — с кривошипным валом. При включении муфты ведомые диски прижимаются к ведущим и в результате возникновения между ними сил трения передают вращение от маховика на кривошипный вал. Прижим дисков в большинстве случаев осуществляется пневматически. Встречаются также фрикционные муфты с механическим и гидравлическим включением.

У современных механических прессов применяют главным образом однодисковые фрикционные пневматические муфты. Корпус муфты и ведущий диск укреплены болтами с фиксацией штифтами к маховику, постоянно вращающемуся при включенном электродвигателе пресса в подшипниках кривошипного вала. На этом валу жестко закреплен ведомый диск с вкладышами из фрикционного материала «ретинакс».

При включении муфты сжатый воздух подается через подводящую головку в полость крышки. Давление сжатого воздуха через диафрагму передается на диск-поршень, связанный зубчатым зацеплением с корпусом муфты.

Диск-поршень, перемещаясь, прижимает фрикционные вкладыши к ведущему диску, что обеспечивает передачу вращения от маховика кривошипному валу.

Для выключения муфты подача сжатого воздуха прекращается, и под действием пружин диск-поршень отжимается.

Тормоз у прессов служит для удержания ползуна в верхнем положении после выключения муфты. У современных механических прессов устанавливают главным образом дисковые фрикционные тормоза, но у некоторых имеются ленточные тормоза. Они бывают непрерывного и периодического действия. Более простые по конструкции тормоза непрерывного действия поглощают до % мощности электродвигателя, превращая ее в тепло, и быстро изнашиваются.

У современных прессов устанавливают только тормоза периодического действия.

Ленточный тормоз периодического действия имеет тормозной барабан, кулачковый диск и тормозную ленту с накладками из фрикционного материала.

Один конец ленты пальцем прикреплен к станине пресса, а другой — к рычагу, сидящему на этом пальце, как на оси. На одном из концов рычага установлен ролик, катящийся по поверхности кулачкового диска. При завершении хода ползуна пресса перед верхней мертвой точкой ролик отжимается выступом кулачкового диска, сидящего на кривошипном валу. Отклоняясь, ролик отводит рычаг и тем самым натягивает тормозную ленту. После включения пресса кулачковый диск, начиная вращаться вместе с кривошипным валом, освобождает ролик, и тормозная лента отходит от тормозного барабана. Усилие торможения регулируется степенью сжатия пружины с помощью гайки.

Лента у тормозов периодического действия, обеспечивающих торможение в любом положении ползуна, натягивается пневматическим цилиндром, управляемым автоматически синхронно с работой пресса или вручную.

Дисковые тормоза работают аналогично дисковым фрикционным муфтам, их действие блокируется с работой муфт включения. В ряде случаев на механических прессах применяют тормоза, скомпонованные вместе с муфтой.

Шатун служит для соединения кривошипного вала с ползуном. Одним своим концом с подшипником он надевается на шейку (палец) вала, другим — связан с ползуном при помощи шаровой головки, цилиндрического пальца или плунжера. Шатун прессов небольшой мощности соединяют с ползуном винтом с шаровой головкой. Верхняя головка шатуна имеет бронзовый вкладыш, внутренняя поверхность которого скользит по шейке кривошипного вала. Крышка головки шатуна крепится болтами. Винт ввернут в тело шатуна, а его шаровая головка опирается на нижнюю часть вкладыша ползуна. Шаровая головка винта удерживается в ползуне верхней частью вкладыша и гайкой. Винтовое соединение шатуна с ползуном позволяет с использованием шестигранника регулировать расстояние между торцом ползуна и плоскостью стола пресса, что необходимо во время наладки пресса при установке штампов разной высоты. Положение винта в шатуне фиксируется устройством.

У многих более крупных прессов винт соединяется с ползуном с помощью цилиндрического пальца. При регулировании высоты штампового пространства у таких прессов винт проворачивается зубчатым колесом, приводимым в действие специальным электродвигателем.

У мощных прессов шатун с ползуном часто соединяют плунжером со специальными направляющими, что разгружает ползун от боковых усилий кривошипно-шатунного механизма. Такие прессы обычно имеют не один, а несколько шатунов.

Для предотвращения опускания ползуна при неисправном тормозе и обеспечения более точной штамповки у некоторых прессов применяют пневматические уравновешиватели ползунов.

Для предотвращения поломок при перегрузке прессы оснащают предохранительными устройствами (слабое звено), разрушающимися при превышении рабочего усилия на ползуне или допустимой величины крутящего момента на кривошипном валу. В одних случаях под шаровой подпятник ползуна устанавливают пластину определенной прочности на срез. При перегрузке пресса пластина разрушается. В устройствах второго типа в систему маховик—муфта устанавливают шпильки, срезаемые при перегрузке и освобождающие маховик.

На ряде прессов применены гидравлические или гидропневматические предохранительные устройства.

Крепление верхней части штампа к ползуну производится путем зажима хвостовика штампа между призматическими поверхностями ползуна и сухаря шпильками. У крупных прессов верхняя плита штампа крепится к ползуну с Тобразными пазами болтами.

Стол пресса может быть отлит заодно со станиной или скреплен с нею болтами. У некоторых конструкций прессов стол может перемещаться в процессе наладки по вертикальным направляющим станины. Регулировка по высоте стола позволяет упростить наладку пресса, но конструкция получается менее жесткой. На столе пресса обычно крепят подштамповую плиту с Т-образными пазами, с использованием которых болтами крепится нижняя часть штампа.

Для выталкивания отштампованных деталей из штампа, а также для создания усилия прижима заготовки прессы оснащаются специальными устройствами. Для выталкивания снизу применяют пружинные выталкиватели, смонтированные под столом пресса и осуществляющие воздействие на заготовку или деталь посредством пружин. Некоторые прессы выпускаются с пневматическими подушками, представляющими собой цилиндр с поршнем. Иногда для прижима заготовки применяются также пневмогидравлические цилиндры.

Верхнее выталкивающее устройство имеет планку, помещенную в горизонтальной прорези ползуна. При движении ползуна вверх планка наталкивается на упоры, укрепленные на станине пресса, и нажимает на стержень выталкивателя, который выбрасывает деталь из полости верхней части штампа.