Станки токарной группы. классификация и выбор основных технических показателей

Классы точности печатных плат ГОСТ

Существует семь классов точности исполнения сложных печатных плат (по ГОСТ Р 53429-2009), они характеризуются наименьшим номинальным значением размеров следующих параметров:

  • Ширина проводника;
  • Расстояние между проводниками;
  • Гарантийный поясок контактной площадки.

Класс точности, также определяет и позиционный допуск на расположение осей отверстий, центров контактных площадок и расположение печатного проводника.

Таблица 1. Предельные отклонения диаметров монтажных и переходных отверстий.

Диаметр отверстия, мм Наличие металлизации, мм Предельное отклонение диаметра отверстия для класса точности, мм
1 2 3 4 5 6 7
До 0,3 включ. Без металлизации ± 0,02 ± 0,02 ± 0,02 ± 0,02
С металлизацией без оплавления − 0,03 − 0,03 − 0,02 − 0,02
− 0,07 − 0,07 − 0,06 − 0,06
С металлизацией и с оплавлением
Св. 0,3 до 1,0 включ. Без металлизации ± 0,10 ± 0,10 ± 0,05 ± 0,05 ± 0,05 ± 0,025 ± 0,02
С металлизацией без оплавления + 0,05 + 0,05 + 0 + 0 + 0 − 0,025 − 0,02
− 0,15 − 0,15 − 0,10 − 0,10 − 0,10 − 0,075 − 0,05
С металлизацией и с оплавлением + 0,05 + 0,05 + 0 + 0 + 0
Св. 1,0 Без металлизации ± 0,15 ± 0,15 ± 0,10 ± 0,10 ± 0,10 ± 0,05 ± 0,03
С металлизацией без оплавления + 0,10 + 0,10 + 0,05 + 0,05 + 0,05 + 0 − 0,02
− 0,20 − 0,20 − 0,15 − 0,15 − 0,15 − 0,10 − 0,08
С металлизацией и с оплавлением + 0,10 + 0,10 + 0,05 + 0,05 + 0,05
− 0,23 − 0,23 − 0,18 − 0,18 − 0,18

Таблица 2. Наименьшие номинальные размеры элементов проводящего рисунка.

Наименование параметра Наименьшее номинальное значение размеров для класса точности, мм
1 2 3 4 5 6 7
Ширина проводника 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10 0,075 0,050
Расстояние между проводниками 0,75 0,45 0,25 0,15 0,10 0,075 0,050
Гарантийный поясок контактной площадки 0,30 0,20 0,10 0,05 0,025 0,020 0,015

Таблица 3. Предельные отклонения размеров проводящего рисунка (ширины печатных проводников, размеров контактных площадок, концевых печатных контактов).

Наличие металлическогопокрытия Предельное отклонение размеров проводящего рисунка для класса точности, мм
1 2 3 4 5 6 7
Без покрытия ± 0,15 ± 0,10 ± 0,05 ± 0,03 + 0 + 0 + 0
− 0,03 − 0,02 − 0,015
С покрытием + 0,25 + 0,15 ± 0,10 ± 0,05 ± 0,03 ± 0,02 ± 0,015
− 0,15 − 0,10

Таблица 4. Значения позиционных допусков расположения осей отверстий в диаметральном выражении.

Размер большей стороны печатной платы, мм Позиционный допуск на расположение осей отверстий для класса точности, мм
1 2 3 4 5 6 7
До 180 включ. 0,20 0,15 0,08 0,05 0,05 0,03 0,03
Св. 180 до 360 включ. 0,25 0,20 0,10 0,08 0,08 0,05 0,05
Св. 360 0,30 0,25 0,15 0,10 0,10 0,08 0,08

Таблица 5. Значения позиционных допусков расположения центров контактных площадок в диамет­ральном выражении.

Вид ПП Размер печатной платы по большей стороне, мм Позиционный допуск расположения центров контактных площадок для класса точности, мм
1 2 3 4 5 6 7
ОО
ОПП. ДПП.МПП
(наружный слой)
До 180 включ. 0,35 0,25 0,15 0,10 0,05 0,03 0,02
Св. 180 до 360 включ. 0,40 0,30 0,20 0,15 0,08 0,05 0,03
Св. 360 0,45 0,35 0,25 0,20 0,15 0,10 0,08
МПП (внутренний
слой)
До 180 включ. 0,40 0,30 0,20 0,15 0,10 0,08 0,05
Св. 180 до 360 включ. 0,45 0,35 0,25 0,20 0,15 0,10 0,08
Св. 360 0,50 0,40 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10

Таблица 6. Значения позиционных допусков расположения печатного проводника относительно сосед­ него элемента проводящего рисунка в диаметральном выражении.

Вид печатной платы Позиционным допуск расположения печатного проводника для класса точности,мм
1 2 3 4 5 6 7
ОПП. ДПП.МПП
(наружный слой)
0,20 0,10 0,05 0,03 0,02 0,01 0,005
МПП
(внутренний слой)
0,30 0,15 0,10 0,08 0,05 0,02 0,01

Сравнение между различными системами

Как следует из таблицы, международный стандарт ISO, а также региональные JIS, DIN, ANSI/AFBMA предполагают, что нормальный класс точности (Class 6x, ABEC1, RBEC1) является минимально возможным. ГОСТ 520—2002 же допускает низшие классы точности 8 и 7, однако применять их не рекомендуется, и в общемировой практике подшипники с подобной низкой точностью изготовления вышли из употребления. Кроме того, российский стандарт вводит класс точности Т, отсутствующий в ISO.

Таблица позволяет находить эквивалент подшипников разных стран-производителей. В случае, когда прямого соответствия не существует, выбирают наиболее близкий класс в сторону повышения.

Например, на американском оборудовании требуется заменить заводской конический роликовый дюймовый подшипник с точностью Class 2 на аналог от европейского производителя. Однако в стандарте ISO 578 такой класс отсутствует. Тогда необходимо выбрать подшипник Class 3 как наиболее близкий по характеристикам точности изготовления. Подобным образом заменяются подшипники класса 8, 7, Т в оборудовании российских производителей.

Показатели качества станков

Что касается этих показателей, то их номенклатура определяется госстандартами типа ГОСТ 4.93-86 (для металлообрабатывающего оборудования) и ГОСТ 4.405-85 (для устройств, оснащенных системой числового программного управления). Ниже представлена небольшая часть актуальных показателей:

  • назначение — наибольшие и наименьшие габариты заготовки, устанавливаемой на станок, и ее поверхностей; максимальный вес устанавливаемой на станок болванки; предельные габариты инструмента, который допускается устанавливать на то или иное оборудование; наличие инструментальных магазинов. Кроме того, сюда относят: предельно допустимые перемещения рабочих органов станка; дискретность перемещений; корректность позиционирования; предельные значения рабочих подач/частот вращения; число управляемых и одновременно управляемых координат; максимальную/минимальную скорость установочных перемещений различных элементов агрегата (стол, ползун, салазки, шпиндельный узел). Однако и это не все, так как к показателям назначения относится: силовая характеристика оборудования, а именно мощность привода главного движения и максимальный крутящий момент; вес и габариты агрегата; точность и производительность;
  • период автозамены инструмента;
  • надежность — постоянный суточный/недельный задел; эксплуатационный срок до первого капремонта; точность станка до дебютного среднего ремонта; коэффициент технического использования; усредненное время, требуемое на восстановление;
  • экономическое использование материалов/электричества — удельный вес металла (измеряется в кг/м3); удельные энергозатраты (единицы измерения кВт·ч);
  • эргономичность — уровень шума на рабочем месте; регулируемая мощность звука;
  • технологичность — удельные показатели трудоемкости производства станочного оборудования;
  • стандартизация/унификация — коэффициенты использования, определяемые относительно составляющих и их стоимости;
  • патентно-правовые — показатели патентной чистоты/защищенности;
  • безопасность — показатели, гарантирующие соблюдение основных требований , предъявляемых к безопасности эксплуатации машины.

В последние годы выбор подходящего станка осуществляется, исходя из соотношения цена-качество. Это дает возможность сопоставить разные модели оборудования со схожими параметрами.

Расшифровка обозначения станка на примере модели 16К20

Итак, что же означает данная маркировка: 1 — группа токарных станков; 6 — тип станка токарно-винторезный; К — модификация станка (в конструкцию станка внесены некоторые изменения); 20 — высота центров над станиной 200 мм. В наименовании модели 16К20П буква «П» на конце означает, что класс точности станка — повышенный, в случаях когда буквы на конце обозначения нет — станок нормальной точности. Буква, стоящая в середине обозначения говорит о том, что металлорежущий станок модифицирован, в него внесены некоторые изменения. В моделях станков с числовым программным управлением (ЧПУ) в конце шифра вводят букву Ф с цифрой, которые обозначают: Ф1 – ручной набор координат перемещения на клавиатуре и цифровая индикация положения рабочих органов на дисплее; Ф2 – позиционная системауправления; Ф3 – с контурное криволинейное программное управление; Ф4 – станок обрабатывающий центр (ОЦ), с комбинированной системой управления для позиционной и контурной обработки.

Жесткость

Жесткость — один из важнейших критериев металлорежущего станка. При проектировании прецизионного оборудования предусматриваются более высокая жесткость по сравнению с аналогичными машинами нормальной точности. Чем жестче будет узел, тем меньше на его функционировании будут отображены прикладываемые усилия.

Термин «жесткость» подразумевает способность оказывать сопротивление упругим смещениям относительно координатных осей, образующимся в результате воздействия нагрузки. Определить данный показатель несложно, ведь он вычисляется отношением силы, приложенной к механизму в требуемом направлении, к упругому отжатию.

Значение упругих отжатий в узлах зависит от упругих деформаций, образующихся в результате приложенных сил. В металлорежущих станках различают следующие виды деформаций:

  1. Деформация комплектующих механизма, причиной которой является воздействие изгибающих, растягивающих сжимающих сил. Значения упругих смещений подсчитываются по формулам, с которыми можно ознакомится прослушав курс сопромата. Основная сложность состоит в выборе подходящей расчетной схемы, поскольку некоторые механизмы отличаются сложным конструктивным исполнением. К примеру, шпиндель можно устанавливать в опоры скольжения (независимо от того, являются они гидростатическими или гидродинамическими, магнитными или аэростатическими) и роликовые/шариковые качения. При этом построение эпюр для балок выполняется по такому же принципу, как в случае шарнирного опирания. Жесткость опор просто необходимо учитывать при расчетах, поскольку под действием приложенных сил осуществляется их деформация;
  2. Контактная деформация — определяется действием сил, которые прилагаются к узлам, находящимся на телах качения. Касание элементов может осуществляться либо в определенной точке, либо по линии. Значение данного вида деформации можно рассчитать, правда, для этого необходимо прибегнуть к методу, описанному в издании «Сопротивление материалов»;
  3. Деформация стыков — на показатель отжатия устройства деформация стыков оказывает наибольшее влияние. Требуемая жесткость стыка обеспечивается выбранной технологией обработки изделия (например, фрезерование, точение). Величину данного параметра определяет, количеством и размерами микронеровностей, оставшихся на обработанной поверхности в месте стыка;
  4. Деформация тонких тел — планки и клинья, применяемые зачастую с целью компенсации износа контактирующих поверхностей, зажимаются между двумя плоскостями, за счет чего препятствуют полному прилеганию поверхностей. Длинная планка небольшой толщины будет касаться поверхностей лишь в определенных точках, следовательно, под воздействием силы тонкие тела будут распрямляться, а деформация — расти. Другими слова ми использование таких элементов, как планка или клин уменьшает жесткость конструкции в целом.

Рассчитывая узел на жесткость, нельзя обойти стороной сумму упругих отжатий, которые вызывают всевозможные упругие деформации.

Мероприятия, которые направлены на увеличение жесткости станка, выполняются с целью получения конструкций, способных воспринимать большие нагрузки при незначительной деформации комплектующих. Сюда можно отнести улучшение качества поверхностей, включая стыки; минимизацию стыков и кинематических цепей; производство жестких конструкций базовых устройств; ужесточение слабых звеньев типа клиньев, планок и цанг; обеспечение предварительного натяга в конструкциях, предполагающих наличие опор и направляющих качения.

Список литературы

  1. Федюкин В. К., Дурнев В.Д., Лебедев В.Т. Методы оценки и управления качеством продукции: Учебник. — М.: Информационно-издательский дом «Филинъ»; Рилант, 2000.
  2. Ковалев А.П., Еленева Ю.Я., Корниенко А.А. Оценка рыночной стоимости машин и оборудования: Учебно-практ. пособие / Под общ. ред. В.М. Рутгайзера. — М.: Дело, 1998.
  3. Алексеев А.А., Солодовников А.И. Диагностика в технических системах управления: Учеб. пособие для втузов / Под ред. В.Б. Яковлева. — СПб.: СПбГЭТУ, 1997.
  4. Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учеб. для втузов. — М.: Машиностроение, 1989.
  5. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. пособие. — М.: Высш. шк., 1951.
  6. Генкин М.Д., Соколова В.Т. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. -М.: Машиностроение, 1987.
  7. Иванов A.M., Маркин И.В., Перевозчиков AT. О согласовании физического, функционального и внешнего износа, выраженного в долях или процентах // Вопросы оценки. — 1997. — №3.
  8. Быкова В., Ковалев А.П. Как оценить износ оборудования // Оборудование: рынок, предложение, цены. — 2000. — №3.
  9. Типовые методики и программы испытаний металлорежущих станков: Методические указания. — М.: ЭНИМС, 1998.
  10. Ковалев А.Л. Как оценить имущество предприятий. — М.: Финстатинформ, 1996.
  11. Саприцкий Э.Б. Методология оценки стоимости промышленного оборудования. — М.: Институт промышленного развития (Иформэлектро), 1996.
  12. О составе затрат и единых нормах амортизационных отчислений. — М.: Финансы и статистика, 1998.
  13. Металлорежущие станки, выпускаемые в СССР: Справочно-информационный материал. — М.: ЭНИМС, 1990.
  14. Общесоюзный классификатор промышленной и сельскохозяйственной продукции. — М.: НИИмаш, 1988.
  15. Иллюстрированный каталог справочник металлорежущих станков. Рубикон, 2020.
  16. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения. Введ. 01.07.79. — М.: Изд-во стандартов, 1979.
  17. ГОСТ 27674—88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. Введ. 01.01.89.-М.: Изд-во стандартов, 1988.
  18. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения. Введ. 01.07.90. — М.: Изд-во стандартов, 1990.
  19. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. Введ. 01.01.80. — М.: Изд-во стандартов, 1979.
  20. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. Введ. 01.01.91. -М.: Изд-во стандартов, 1990.
  21. ГОСТ 27518-87. Диагностирование изделий. Общие требования. Введ. 01.01.89. -М.: Изд-во стандартов, 1988.
  22. ГОСТ 4.404-88. Система показателей качества продукции. Оборудование деревообрабатывающее. Номенклатура показателей. Введ. 01.01.89. — М.: Изд-во стандартов, 1988.
  23. ГОСТ 4.93-86. Система показателей качества продукции. Оборудование деревообрабатывающее. Станки металлообрабатывающие. Введ. 01.07.87. -М.: Изд-во стандартов, 1986.
  24. ГОСТ Р 51195.0.02-98. Единая система оценки имущества. Термины и определения. Введ. 01.01.99. -М.: Изд-во стандартов, 1998.
  25. ГОСТ 16504-81. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения. Введ. 01.01.82. — М.: Изд-во стандартов, 1982.
  26. Оценка машин, оборудования и транспортных средств / В.П. Антонов, С.Д. Волощук, Ю.Н. Глумов и др.; Под общ. ред. В.П. Антонова. — М: Институт оценки природных ресурсов, 2001.
  27. Технические средства диагностирования: Справ. / В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1989

Москва, ОО «Российское общество оценщиков», 2002, Попеско А.И., Ступин А.В., Чесноков С.А.

Для чего используются

Разнообразные виды измерительных трансформаторов встречаются как в небольших приборах размером со спичечный коробок, так и в крупных энергетических установках. Их основное назначение – понижать первичные токи и напряжения до значений, необходимых для измерительных устройств, защитных реле и автоматики. Применение понижающих катушек обеспечивает защиту цепи низшего и высшего ранга, поскольку они разделены между собой.

Понижающие средства разделяют по признакам эксплуатации и предназначены для:

  • измерений. Они передают вторичный ток на приборы;
  • защиты токовых цепей;
  • применения в лабораториях. Такие понижающие средства имеют высокую классность точности;
  • повторного конвертирования, они относятся к промежуточным инструментам.

Измерение

Измерительный трансформатор необходим для понижения высокого тока основного напряжения и передачу его на измерительные устройства. Для подключения стандартных приборов к высоковольтной сети потребовались бы громоздкие установки. Реализовывать инструменты таких размеров экономически не выгодно и не целесообразно.

Использование понижающих трансформаторов позволяет применять обычные устройства измерения в обычном режиме, что расширяет спектр их применения. Благодаря снижению напряжения, они не требуют дополнительных модификаций. Трансформатор отделяет высоковольтное напряжение сети от питающего напряжения приборов, обеспечивая безопасность из использования. От их классности зависит точность учета электрической энергии.

Защита

Кроме питания измерительных приборов понижающие трансформаторы подают напряжение на системы защиты и автоматической блокировки. Поскольку в сетевой электросети происходят перепады и скачки напряжения, которое губительно для высокоточного оборудования цепи.

В энергетических установках оборудование делится на силовое и вторичное, которое контролирует процессы первичной схемы подключения устройств. Высоковольтная аппаратура располагается на открытых площадках или устройствах. Вторичное оборудование находится на релейных планках внутри распределительных шкафов.

Промежуточным элементом передачи информации между силовыми агрегатами и средствами измерения, управления, контроля и защиты являются понижающие или измерительные трансформаторы. Они разделяют первичную и вторичную цепь от пагубного воздействия силовых агрегатов на чувствительные измерительные приборы, а также защищают обслуживающий персонал от повреждений.

Принципы выбора

При выборе металлорежущего станка нужно учитывать некоторые факторы:

  1. Систему управления.
  2. Габариты, вес установки.
  3. Возможность выполнять одну или несколько технологических операций.

Преимущества и недостатки

У металлорежущего оборудование есть ряд сильных, слабых сторон. Преимущества:

  1. Автоматизация рабочего процесса при наличии ЧПУ.
  2. Высокая точность обработки металла.
  3. Высокая производительность.
  4. Надежность, долговечность.

Недостатки:

  1. Необходимость установки системы охлаждения.
  2. Трудности починки.
  3. Наличие опыта в настройке ЧПУ.

Важно внимательно следить за рабочим процессом, чтобы снизить риск получения травмы, браковки детали. Точность резки металла


Точность резки металла

Производители и стоимость

Среди производителей металлорежущих станков выделяют:

  1. Калибр — Россия.
  2. Энергомаш — Россия.
  3. Jet — Россия.

Цена зависит от типа, размера, производительности, наличия дополнительных функций, системы управления. Стоимость стандартного промышленного металлорежущего оборудования начинается от 500 000 рублей.

Виды металлорежущего оборудования

Металлорежущие станки в зависимости от назначения подразделяются на девять основных групп. К ним относятся следующие устройства:

  1. токарные — все разновидности станков токарной группы (в маркировке обозначаются цифрой «1»);
  2. сверлильные и расточные — станки для выполнения сверлильных операций и расточки (группа «2»);
  3. шлифовальные, полировальные, доводочные — металлорежущие станки для выполнения доводочных, шлифовальных, заточных и полировальных технологических операций (группа «3»);
  4. комбинированные — металлорежущие устройства специального назначения (группа «4»);
  5. резьбо- и зубообрабатывающие — станки для обработки элементов резьбовых и зубчатых соединений (группа «5»);
  6. фрезерные — станки для выполнения фрезерных работ (группа «6»);
  7. долбежные, строгальные и протяжные — металлорежущие станки различных модификаций соответственно для строгания, долбежки и протяжки (группа «7»);
  8. разрезные — оборудование для выполнения отрезных работ, в том числе пилы (группа «8»);
  9. разные — примеры таких металлорежущих агрегатов — бесцентрово-обдирочные, пилонасекательные и другие (группа «9»).

Группы и типы металлорежущих станков (нажмите, чтобы увеличить)

Кроме того, металлорежущие станки могут относиться к одному из следующих типов:

  • много- и одношпиндельные, специализированные (полуавтомат и автомат), копировальные многорезцовые, револьверные, сверлильно-отрезные, карусельные, лобовые и специальные типы токарных станков;
  • оборудование для выполнения технологических операций расточки и сверления: много- и одношпиндельные, полуавтоматы, сверлильные станки вертикального, горизонтального и радиального типа, расточные устройства координатного, алмазного и горизонтального типа, разные сверлильные модели;
  • различные типы шлифовальных станков (плоско, внутри- и круглошлифовальные), обдирочное и полировальное оборудование, заточные и специализированные агрегаты;
  • типы металлообрабатывающих станков, предназначенные для обработки элементов зубчатых и резьбовых соединений: зуборезные (в том числе предназначенные для обработки колес конической формы), зубострогальные — для цилиндрических зубчатых колес, зубофрезерные, резьбонарезные, резьбо- и зубошлифовальные, зубоотделочные, проверочные, резьбо-фрезерные, устройства для обработки торцов зубьев и элементов червячных пар;
  • металлорежущие станки, относящиеся к фрезерной группе: консольные (вертикальные, горизонтальные и широкоуниверсальные модели) и бесконсольные (вертикальные устройства, продольные, копировальные и гравировальные модели);
  • строгальное оборудование и модели подобного назначения: продольные станки, на которых установлена одна или две стойки; горизонтальные и вертикальные протяжные устройства;
  • разрезное оборудование: оснащенное абразивным кругом или гладким металлическим диском, резцом или пилами различной конструкции (ленточными, дисковыми, ножовочными); правильно-отрезные типы металлообрабатывающих станков;
  • остальные типы станков для обработки металлических заготовок: делительные, используемые для осуществления контроля сверл и шлифовальных кругов, опиловочные, балансировочные, правильно- и бесцентрово-обдирочные, пилокасательные.

Вертикально-фрезерный станок — один из представителей обширной фрезерной группы

Классификация металлорежущих станков также осуществляется по следующим параметрам:

  • по весу и габаритным размерам оборудования: крупное, тяжелое и уникальное;
  • по уровню специализации: станки, предназначенные для обработки заготовок одинаковых размеров — специальные; для деталей с разными, но однотипными размерами — специализированные; универсальные устройства, на которых можно выполнять обработку деталей любых размеров и форм;
  • по степени точности обработки: повышенной — П, нормальной — Н, высокой — В, особо высокой точности — А; также различают станки, на которых можно выполнять особо точную обработку — С, их еще называют прецизионными.

Что такое класс точности

Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

Устаревание, несовершенство изготовления измерителей, внешние воздействия — это основной показатель отклонения погрешностей.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

∆=±a или ∆=(a+bx)

x – число делений, нормирующее значение величины

a, b – положительные числа, не зависящие от х

Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже