1. Ogólna charakterystyka maszyn

technologicznych

1.1. Definicja i rodzaje maszyn

Maszyną nazywa się urządzenie mające mechanizm lub zespół mechanizmów we wspólnym korpusie, służące do przetwarzania energii lub wykonania określonej pracy mechanicznej. Charakterystyczną cechą każdej maszyny jest ruch jej zespołów roboczych (wykonawczych) wskutek działania sił lub momentów sił.

Maszynę pobierającą energię mechaniczną w celu wykonania okre-

ślonej pracy nazywa się maszyną roboczą. W zależności od spełnianych funkcji maszyny robocze dzielą się na (rys. 1.1):

- maszyny produkcyjne, które służą do przetwarzania surowców lub półwyrobów, tj. wyrobów prostych przeznaczonych do dalszej obróbki, polegającej na zmianie ich kształtu, objętości, własności fizycznych lub chemicznych, chropowatości powierzchni itp. i na przekształceniu ich w ten sposób w gotowy wyrób,

- maszyny transportowe, które służą do zmiany położenia ciał stałych, w tym poddawanych obróbce materiałów, półwyrobów oraz cieczy i gazów (zalicza się do nich: dźwignice, przenośniki, wentylatory, dmu-chawy, pompy itp.),

- maszyny energetyczne, które służą do przetwarzania energii mechanicznej na inne rodzaje energii (zalicza się do nich m.in. prądnice elektryczne, sprężarki i pompy do wytwarzania energii ciśnienia płynów czy gazów).

W grupie maszyn produkcyjnych podstawową i najbardziej rozpo-wszechnioną odmianą są maszyny technologiczne, które są przeznaczone do wykonywania różnorodnych elementów maszyn i urządzeń.

Maszyny

Maszyny robocze

Maszyny inne

Silniki

Maszyny

Pojazdy

Maszyny

itd.

technologiczne

rolnicze

budowlane

Obrabiarki

Maszyny i urządzenia do obróbki bezwiórowej

skrawające i erozyjne

Maszyny Maszyny Maszyny Maszyny

i urządzenia i urządzenia i urządzenia i urządzenia

do przeróbki odlewnicze spawalnicze do przetwór-

plastycznej

stwa tworzyw

sztucznych

Rys. 1.1. Podział maszyn roboczych

W zależności od różnych technologii, jak: odlewnictwo, spawalnic-two, obróbka plastyczna, przetwórstwo tworzyw sztucznych, obróbka skrawaniem itd., maszyny technologiczne dzieli się na:

- maszyny do obróbki skrawaniem (obrabiarki skrawające),

- maszyny do obróbki plastycznej,

- maszyny i urządzenia odlewnicze,

- maszyny do łączenia i spawania metali,

- maszyny do przetwarzania tworzyw sztucznych,

- maszyny do obróbki erozyjnej.

Poza tym do podziału maszyn technologicznych stosuje się inne kryteria, jak: rodzaj napędu, stopień automatyzacji, rodzaj sterowania itd.

Ponadto maszyny technologiczne przeznaczone do wykonywania tych samych zadań w związku z jedną technologią, np. tokarki, mogą się róż-

nić wymiarami, mocą, wydajnością, sztywnością, dokładnością obróbki, oddziaływaniem na środowisko itp.

Znajomość tych kryteriów podziału i oceny jest niezbędna dla wła-

ściwego wyboru maszyny technologicznej do określonego zadania tech-nologicznego.

1.2. Wielkości charakterystyczne maszyn

Do podstawowych wielkości charakteryzujących maszynę technologiczną zalicza się:

- maksymalne wymiary gabarytowe, określające rodzaj transportu i niezbędną powierzchnię w hali produkcyjnej,

- masę maszyny decydującą o rodzaju fundamentu, na którym ma być osadzona,

- wymiary przestrzeni roboczej, ograniczające wymiary przyrządów i przedmiotów mocowanych na maszynie,

- moc zainstalowanych silników napędowych, określającą warunki tech-niczne instalacji elektrycznej,

- graniczne wartości parametrów pracy, jak np. zakres prędkości ruchów głównych i posuwowych, liczba stopni prędkości itp.

Wielkości te są określane przez odpowiednie symbole literowe i cy-frowe.

1.3. Przepływ informacji, energii i materiałów w maszynie W celu wyprodukowania określonej części lub wykonania zaplanowa-nych zabiegów czy operacji obróbkowych na wybranej maszynie musi ona wykonać szereg czynności. Dla wykonania tych czynności niezbęd-ne jest doprowadzenie do maszyny potrzebnych informacji, materiałów, narzędzi i przyrządów (rys. 1.2).

Informacje dostarczane do maszyny obejmują: rodzaje czynności, które zespoły realizują te czynności, w jakiej kolejności, z jakimi pręd-kościami itp. Dane te są określane w dokumentacji technologicznej wy-konywanego przedmiotu. Jeżeli maszyna jest sterowana ręcznie przez operatora, decyduje on o całym programie pracy maszyny, włączając kolejno odpowiednie elementy sterownicze. Gdy maszyna jest sterowana automatycznie, oddziaływanie operatora na maszynę ogranicza się do 13

wprowadzenia programu pracy maszyny do układu sterowania, do uruchomienia maszyny i kontroli układu informującego o ewentualnych za-kłóceniach w procesie wykonywania przedmiotu.

Program działania

Pamięć

Informacja

Układ sterujący

Sygnalizacja

Energia

Materiał

Maszyna

Materiały pomocnicze

technologiczna

Narzędzia, przyrządy

Narzędzia, Wyrób Odpady

przyrządy

materiałowe

do wymiany

Rys. 1.2. Schemat przepływu informacji, energii i materiałów w maszynie technologicznej

Energia dostarczona do maszyny jest potrzebna do uruchomienia i pracy całego układu napędowego maszyny.

Materiały dostarczane do maszyny obejmują, poza materiałem, z którego jest wykonywany przedmiot, również materiały pomocnicze niezbędne do właściwej pracy maszyny, jak np. oleje do smarowania, ciecze chłodząco-smarujące w procesie skrawania itp.

Narzędzia i przyrządy są niezbędnym uzbrojeniem maszyny przed rozpoczęciem jej pracy.

1.4. Cechy techniczno-użytkowe maszyny

Cechy techniczno-użytkowe maszyny określają: przeznaczenie, wielko-

ści charakterystyczne, wyposażenie, wydajność, dokładność obróbki, sprawność, niezawodność i trwałość maszyny.

Przeznaczenie maszyny określa jej nazwa, np. tokarka - do obróbki toczeniem, wiertarka - do obróbki wierceniem, frezarka - do obróbki fre-zowaniem itp. Pod względem przeznaczenia produkcyjnego, które okre-

śla zakres zastosowania maszyny w przemyśle, wyróżnia się:

- maszyny ogólnego przeznaczenia - do szerokiego zastosowania w róż-

nych gałęziach przemysłu,

- maszyny specjalizowane - przeznaczone do obróbki przedmiotów o identycznych lub podobnych zabiegach obróbkowych,

- maszyny specjalne - przeznaczone do obróbki jednego rodzaju przedmiotów.

Wielkościami charakterystycznymi maszyny są:

- maksymalne wymiary obrabianych przedmiotów, np. średnica i długość toczenia dla tokarek,

- maksymalne wymiary przestrzeni roboczej, np. powierzchnia robocza i wielkość przesuwów stołu dla frezarek,

- maksymalne obciążenie robocze, np. siła skrawania dla przeciągarek,

- wymiary elementów przyłączeniowych, np. końcówek wrzecion, row-ków teowych itp.

W celu pełniejszego scharakteryzowania maszyny podaje się często dodatkowe wielkości charakterystyczne, takie jak np. wymiary gabarytowe, ciężar, moc silników, prędkości obrotowe wrzecion, wartości przesuwów itp.

Wyposażenie maszyny może być normalne lub specjalne. Wyposażenie normalne stanowią wszystkie urządzenia dostarczane razem z maszyną, które są niezbędne do wykonywania podstawowych zabiegów obróbkowych. Należą do nich np. uchwyty, kły, klucze itp. Wyposażenie specjalne jest dostarczane na życzenie użytkownika za dodatkową opłatą i obejmuje przyrządy zakładane na maszynę okresowo w celu zwiększenia zakresu możliwości obróbkowych.

Wydajność maszyny określają następujące wskaźniki:

- wskaźnik wydajności objętościowej Q [

cm3/min], który określa ob- ję-

tość zeskrawanego materiału w jednostce czasu,

- wskaźnik wydajności powierzchniowej QF [ mm2/min], który określa po-le powierzchni obrobionej w jednostce czasu,

- wskaźnik wydajności jednostkowej QJ [ szt. /min], który określa liczbę przedmiotów (sztuk) wykonywanych w jednostce czasu.

Dokładność maszyny jest określona przez następujące kryteria:

- dokładność geometryczną, przez którą rozumie się błędy wymiarowo-

-kształtowe i błędy wzajemnego położenia elementów oraz zespołów maszyny, badanej w stanie obciążonym,

- dokładność kinematyczną, określaną dokładnością sprzężeń kinema-tycznych występujących w przypadku złożonych ruchów kształtowania,

- dokładność nastawczą, określaną dokładnością mechanizmów służą-

cych do wykonywania ruchów nastawiania wymiarowego maszyny,

- dokładność obróbki, którą określa się wynikową jakość procesu robo-czego maszyny przez pomiar wskaźników dokładności obrabianych przedmiotów.

Sprawność maszyny jest wskaźnikiem, który służy do oceny maszyny pod względem energetycznym. Określa się ją jako stosunek mocy użytecznej N do mocy silnika

Ns.

Niezawodność maszyny jest to prawdopodobieństwo jej prawidłowego działania w określonych warunkach i określonym czasie. Niezawodność określa stosunek czasu pracy bezawaryjnej Ta do przewidywa-nego czasu pracy maszyny T.

Trwałość maszyny jest to czas pracy, po którym zużycie osiągnęło dopuszczalną wartość.