Тенденции развития станкостроения

Общие тенденции развития современного станкостроения могут быть охарактеризованы, как стремление к возможно более высокой производительности при условии обеспечения необходимой и достаточной точности, а для чистовых и отделочных станков — также высокого качества обработанной поверхности. Следствия этого — стремление:
а) к сокращению штучного времени;
б) к предупреждению таких деформаций системы станок — инструмент — изделие (заготовка) во время работы, которые могли бы вызвать отклонения размеров и геометрической формы обработанной детали от заданных, ограниченных соответствующими допусками;
в) к предупреждению таких вибраций той же системы, результатом которых явилась бы недостаточная чистота поверхности обработанных на станке деталей.

Отсюда вытекает ряд характерных для современного станкостроения частных тенденций, важнейшими из которых являются следующие.

1. Непрерывное возрастание скоростей движения резания (скоростное резание) и подач с целью сокращения основного технического (машинного) времени и как следствие этого — постоянное увеличение почти во всех группах станков относительного количества моделей для скоростной обработки.

2. Возрастание мощности привода станков, как результат увеличения скоростей резания, а нередко и сечения снимаемой стружки и количества одновременно работающих инструментов.

3. Распространение различных систем бесступенчатого регулирования скоростей движения резания и подач, которые позволяют устанавливать оптимальный режим обработки, изменяя его на ходу станка, и таким образом доводить основное технологическое время до минимума.

4. Оснащение станков разнообразными вспомогательными устройствами с целью сокращения вспомогательного времени, не совмещенного с машинным временем. Сюда относятся: устройства для быстрой смены режущего инструмента; механизированные приспособления для быстрого изменения положения (например, для поворота) заготовки; механизированные рабочие агрегаты (например, сверлильный — для центровых токарных станков и т. п.); устройства для автоматического активного контроля обрабатываемой детали; подъемные и другие устройства для облегчения загрузки заготовки и снятия обработанной детали со станка в тех случаях, когда заготовка имеет более или менее значительный вес, и др. Многие станки снабжаются устройствами, расширяющими диапазон использования станка и часто исключающими необходимость в обработке детали последовательно на нескольких станках.

5. Автоматизация рабочего цикла станков с целью создания принудительного, постоянного при данной настройке ритма работы и сокращения, таким образом, вспомогательного времени, а также обеспечения необходимой точности обработки независимо от квалификации обслуживающего станок рабочего. Это позволяет вовлечь в производство рабочих, еще не получивших достаточной подготовки и не имеющих практического опыта. Степень автоматизации станков постоянно возрастает.

6. Упрощение обслуживания станков, достигаемое в основном автоматизацией цикла и соответствующей системой управления, защищающей станок от аварий благодаря применению блокировочных устройств.

7. Повышение статической и динамической жесткости и виброустойчивости станков, как условие увеличения скоростей рабочих движений и мощностей привода при высоких в то же время требованиях в отношении точности формы и размеров и качества обработанных поверхностей.

8. Широкое, постоянно возрастающее использование средств электротехники (в том числе и электроники), гидравлики, пневматики для выполнения разнообразных функций. Многие задачи решаются путем комбинирования этих средств с механическими или между собой. В качестве примеров можно привести гидромеханические системы управления подачами фрезерных станков, электрогидравлические системы подачи в силовых головках агрегатных станков и пр.

9. Максимальное использование стандартных и нормализованных деталей и узлов с целью сокращения сроков проектирования и производства новой модели и ее удешевления. Эта тенденция выражается, в частности, в переходе к узловым конструкциям станков, которые получаются как сочетания законченных целевых узлов, используемых для выполнения определенных одинаковых функций в различных по назначению станках. Применение принципов узловой конструкции позволяет создавать разнообразные специализированные и специальные станки на общей основе одного базового станка, благодаря унификации ряда узлов в базовом станке и в его производных модификациях освоение новых моделей сильно облегчается и требует меньшей затраты времени.

10. Наиболее важное принципиальное и практическое выражение эта тенденция получила в станках агрегатной конструкции, создаваемых путем сочетания стандартных и нормализованных узлов и деталей с добавлением в каждом отдельном случае некоторого количества специальных устройств.

11. Возрастание относительного количества станков дли экономически выгодной многоинструментной обработки, например, многорезцовых токарных, многошпиндельных сверлильно-фрезерно-расточных (агрегатной конструкции), многошпиндельных протяжных и др.

12. Повышение использования во времени таких станков, которые не могут быть достаточно использованы на нормальных работах, а вместе с тем стоят дорого, обслуживаются рабочими высокой квалификации и занимают много места в цехе. Это относится в особенности к тяжелым станкам. Отсюда - стремление к повышению эксплуатационной приспособляемости («гибкости») таких станков.

В качестве примеров можно привести продольно-фрезерные станки, которые могут работать на режимах строгания; продольно-строгальные станки, работающие фрезерными головками; большой карусельный станок, стол (планшайба) которого может совершать не только вращение в одном направлении, но и получать возвратно-вращательное движение, что позволяет резко сократить время на обработку больших секторов сложной формы. Этот карусельный станок может быть использован также в качестве круговой делительной машины.

13. Оснащение станков для скоростной обработки, снимающих большие количества металла с заготовки, устройствами для автоматического отвода горячей стружки, которая не только опасна для рабочего и затрудняет обслуживание станка, но и может повредить направляющие и другие важные элементы станка.

Наблюдаются тенденции более узкого характера, ясно выраженные лишь в отдельных группах станков. Так, в станках прецизионных и повышенной точности все более распространяются оптические устройства для наиболее точной установки относительного положения инструмента и заготовки и для отсчета координат (координатно-расточные, профилешлифовальные, некоторые фрезерные станки). Все шире применяются устройства для активного контроля на шлифовальных станках. В группе доводочных станков заметно стремление к увеличению размеров снимаемой стружки, и т. д..

Как видно из сказанного, сильное влияние оказывают па развитие конструкций станков требования технологии массового производства. Этим же фактором объясняется и возрастание удельного веса специальных и специализированных станков в парке металлорежущего оборудования современных машиностроительных заводов.

Одна из наиболее характерных особенностей развития станкостроения — это создание автоматических групп станков, линий и целых автоматических цехов и заводов для поточно-массового производства изделий.

Высокие требования в отношении безопасности и облегчения труда обслуживающего станок рабочего, научная разработка и постоянное обновление в централизованном порядке типажа станков для обеспечения оборудованием всех отраслей нашей промышленности, непрерывное повышение уровня станкостроения, в частности резкое увеличение числа станков для скоростной обработки, все большее внедрение принципов стандартизации и нормализации, принципов агрегатирования станков, комплексная автоматизация отдельных машин-орудий и их групп являются теми специфическими чертами развития нашего станкостроения, которые характеризуют его быстрый прогресс.

Для общей оценки качеств станка, как производственной машины, предназначенной для выполнения заданных операций, пользуются системой технико-экономических показателей. К числу таких важнейших показателей, определяющих совершенство конструкции станка по сравнению с другими станками аналогичного назначения, относятся: производительность станка, точность обработки, степень автоматизации, технологичность, металлоемкость, занимаемая площадь и стоимость станка, а для станков, выполняющих чистовые и отделочные операции, также степень чистоты поверхности детали, обработанной на данном станке.

Производительность станка характеризует возможность обработки на нем в единицу времени определенного количества деталей, отвечающих заданным техническим условиям. Абсолютная производительность определяется полезно расходуемой в станке мощностью, приходящейся на одного обслуживающего станок рабочего.