БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (МЕ)

рис. 1 , а, б); при огибании производящая линия возникает в форме огибающей ряда последовательных положений режущей кромки инструмента, движущегося относительно заготовки ( рис. 1 , б); при методе следа производящая линия образуется как след движения точки режущей кромки инструмента ( рис. 1 , г, д) ,при методе касания производящая линия является касательной к ряду геометрических вспомогательных линий, образованных реальной точкой (вершиной) движущейся режущей кромки инструмента ( рис. 1 , е).

  Рабочие движения в М. с. - главное движение и движение подачи. Главное движение, происходящее в направлении вектора скорости резания, обеспечивает отделение стружки от заготовки, а движение подачи - последовательное внедрение инструмента в заготовку, «захват» новых, ещё не обработанных участков. Главное движение в зависимости от типа М. с. может совершаться как заготовкой (токарные, продольно-строгальные и др. станки), так и инструментом (сверлильные, поперечно-строгальные, долбёжные, протяжные, фрезерные, шлифовальные и др. станки); это движение может быть вращательным (токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные и др. М. с.) или поступательным (строгальные, долбёжные, протяжные и др. М. с.). Помимо рабочих движений, на М. с. совершаются также установочные и делительные движения, которые не используются в процессе обработки резанием, однако необходимы для осуществления полного технологического цикла. Все движения в М. с. обеспечивают соответствующие механизмы, в которые входят различные передачи: ремённые, зубчатые, червячные, реечные, винтовые, кулачковые, фрикционные и др. Эти передачи сочленяются между собой в определённой последовательности и образуют кинематические цепи, совокупность которых составляет кинематическую схему М. с. При этом пользуются условными обозначениями элементов и механизмов М. с. по ГОСТ 3462-61. На кинематических схемах указываются диаметры шкивов ( D ₁, D ₂и т.д.), числа зубьев зубчатых и червячных колёс ( z ₁, z ₂и т.д.), шаги винтов, заходности червяков и винтов, модули ( т) некоторых зубчатых колёс (обычно находящихся в зацеплении с рейками), передаточные отношения плеч рычагов, характеристики звеньев настройки и др.

  Для станков с вращательным главным рабочим движением скорость резания определяется по формуле:

где D- максимальный диаметр обработки (или максимальный диаметр инструмента) в мм; n- число оборотов шпинделя в минуту. Для конкретного М. с. диаметр заготовки (инструмента) может быть различным, может производиться также обработка заготовок из различных материалов и режущими инструментами с режущей частью из разных инструментальных материалов (что приводит к выбору соответствующих допускаемых скоростей резания). Привод главного движения должен обеспечивать поэтому регулирование числа оборотов шпинделя. Существует бесступенчатое и ступенчатое регулирование. В первом случае в определённом интервале можно за счёт фрикционного, гидравлического или электрического привода получить любое значение n. Во втором случае имеется определённый конечный ряд различных n. Это обеспечивается за счёт использования с переключающимися зубчатыми колёсами. Для такого ряда рус. учёным А. В. Гадолиным в 1876 разработана и обоснована теория построения рядов чисел оборотов по закону геометрической прогрессии. При такой закономерности потери в устанавливаемых скоростях резания будут минимальными, а эксплуатационные свойства станка наилучшими. По этому закону все числа оборотов шпинделя станка в минуту от начального (миним.) n ₁= n _миндо конечного (макс.) n _z= n _максобразуют геометрический ряд, в котором знаменатель геометрической прогрессии j определяется по формуле:

где Dдиапазон регулирования числа оборотов шпинделя в 1 мин, z- количество ступеней регулирования. В станкостроении СССР значения j и соответствующие им перепады скоростей Астандартизированы:

j	1,06	1,12	1,26 1,25	1,41 1,4	1,58 1,6	1,78	2
А, %	5	10	20	30	40	45	50

Примечание. Во втором ряду указаны допускаемые округления.

  Основной показатель любой кинематической цепи - общее передаточное отношение:

где n _kи n _н- числа оборотов соответственно конечного и начального звеньев в об/мин; U ₁, U ₂, U ₃- передаточные отношения отдельных пар кинематической цепи. Значение U _oбщпозволяет определить значения конечных перемещении звеньев, связанных кинематической цепью, т. е. заготовки и режущего инструмента. Соответствующие функциональные связи называют уравнениями кинематического баланса. Эти уравнения в 20-30-е гг. 20 в. выведены советским учёным Г. М. Головиным, предложившим единые формулы настройки для всех станков.

  Для вращающихся конечных звеньев уравнение кинематического баланса: n _k= n _н· U _oбщ; для вращающегося начального звена и поступательно-движущегося конечного: n _н· U _oбщ· Н= s _m мм/мин,1об · U _oбщ· Н= s мм/об,где Н- величина хода кинематической пары, преобразующей вращательное движение в прямолинейное, равная перемещению прямолинейно движущегося звена за один оборот вращающегося звена (для токарного, сверлильного, фрезерного и др. станков).

  Для М. с. с прямолинейным главным движением (строгальный, долбёжный, протяжный и др.) различаются рабочий ход, в течение которого происходит резание, и холостой (обратный) ход, в течение которого движущиеся части станка возвращаются в исходное положение. Скорость холостого хода V _x= V _p· X, где V _p- скорость рабочего хода; Х= 1,5... 2,5 - коэффициент, выбираемый в зависимости от типоразмера станка.

  Рабочий и холостой ходы составляют двойной ход. Время двойного хода:

где L- длина хода (в мм) .Число двойных ходов (в 1 мин) :

  Для токарного станка с простой кинематической схемой ступенчатого главного привода ( рис. 2 ), согласно уравнению кинематического баланса, возможны следующие варианты числа оборотов шпинделя в 1 мин:

т. е. возможно 12 вариантов (h - коэффициент, учитывающий проскальзывание в ремённой передаче).

  Для облегчения кинематических расчётов коробок скоростей применяется графоаналитический метод. Зависимость чисел оборотов и передаточных отношений изображается в виде графиков и структурных сеток.

  Конструктивные особенности М. с.Все кинематические цепи и рабочие органы М. с. выполняются в виде конструктивных узлов (механизмов), состоящих из различных деталей. Узлы и детали М. с. можно разделить на 2 группы. Группа несущей и направляющей системы обеспечивает правильное направление прямолинейных и круговых перемещений узлов с изделиями и с режущими инструментами. К ней относятся станины и основания; детали и узлы для поддержания и обеспечения прямолинейных перемещений изделий (консоли, салазки столов, столы); детали и узлы для поддержания и обеспечения прямолинейных и качательных перемещении режущих инструментов (суппорты, салазки и поперечины суппортов, револьверные головки); детали и узлы для обеспечения вращения изделий и режущих инструментов (шпиндели, опоры шпинделей, планшайбы, вращающиеся колонны, задние бабки); детали и узлы для поддержания и направления вращающихся деталей М. с. (корпуса коробок скоростей, коробок подач и шпиндельных бабок). Группа привода и управления осуществляет формообразование деталей и движения управления. К ней относятся механизмы главного движения, движения подачи и делительных движений; механизмы вспомогательных движений (транспортирующих, зажимных, установочных, стружкоотводящих); механизмы управления (пуском и остановом, скоростью и реверсированием равномерных движений), копировальные, программные, адаптивные, самоподстраивающпеся системы. Конструктивные компоновки М. с. различных типов могут быть самыми различными в соответствии с рассмотренной ранее классификацией ( рис. 3 , а-т).

  В развитии конструкций узлов М. с. существуют следующие тенденции: оптимальное использование возможностей механических, электрических и гидравлических приводов и их сочетаний; разработка прецизионных узлов и механизмов; уменьшение трения в узлах станков; применение средств управления и автоматизации; обеспечение высокой статической и динамической жесткости; повышение долговечности за счёт выбора оптимальных материалов и методов упрочнения деталей; применение унификации, нормализации, стандартизации и агрегатирования.

  Надёжность М. с.Надёжность М. с. - его свойство выполнять заданные функции, т. е. обрабатывать изделия с сохранением в необходимых пределах эксплуатационных показателей, главным образом точности и производительности, в течение требуемого промежутка времени ( ) .Надёжность М. с. определяется его , , и сохраняемостью.

  На надёжность М. с. прежде всего влияют режимы и методы обработки, которые предопределяют точность и качество обработанных поверхностей, а следовательно, эксплуатационные характеристики изделий. Повышение надёжности М. с. обеспечивается увеличением точности изготовления М. с.; созданием специальных устройств для повышения точности обработки; применением систем автоматического регулирования для восстановления точности, снижающейся от действия процессов, протекающих с различной скоростью, т. е. создание М. с. с автоматической подналадкой режимов обработки. Системы автоматического регулирования - наиболее современный способ создания М. с. с высокой надёжностью. Автоматическое регулирование может быть простым по заданной программе; прямым с учётом факторов, вызывающих отклонение от программы; по замкнутому циклу с обратной связью. Последний способ приводит к созданию адаптивных саморегулирующихся (самоподстраивающихся) систем, дающих наибольшую надёжность М. с. Адаптивные системы управления М. с. разделяются на следующие группы: стабилизирующие контролируемые параметры резания; самоизменяющие управляющую программу; компенсирующие динамические и температурные деформации системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь); оптимизирующие режимы обработки по точности и производительности. Использование адаптивных систем управления М. с. обеспечивает снижение (и даже исключение) отказов из-за перегрузок, уменьшение зависимости результата обработки от рабочего, упрощение программирования обработки, автоматический контроль получаемых размеров деталей, повышение экономичности обработки, облегчение освоения новых методов обработки.

  М. с. с числовым программным управлением.Числовое программное управление (ЧПУ) М. с. экономически выгодно в серийном производстве, где происходит сравнительно частая смена обрабатываемых изделий, а также при производстве крупногабаритных деталей и деталей с криволинейными профилями и поверхностями. ЧПУ позволяет автоматизировать процессы подготовки производства и обработки, быстро производить переналадку станка. В М. с. с ЧПУ информация о необходимых перемещениях режущих инструментов относительно заготовки сообщается механизмам управления М. с. в виде закодированной программы, представляющей собой условную систему числовых обозначений. Эта программа вводится в считывающее устройство М. с., которое преобразует её в соответствующие командные импульсы (электрические сигналы), а они при помощи механизмов управления передаются на исполнительные органы М. с. (суппорты, салазки, столы и т.п.). Все действия, выполняемые узлами М. с. по сигналам системы ЧПУ, разделяются на две группы: включения и выключения для изменения режимов резания, смены действующих режущих инструментов и т.п.; перемещения исполнительных органов.

  Системы ЧПУ, применяемые в М. с., классифицируются: по назначению - для позиционного, ступенчатого и функционального управления; по числу потоков информации - разомкнутые, замкнутые и самонастраивающиеся; по виду программоносителя - внутренние (панели с переключателями, штеккерные и кнопочные панели и др.) и внешние (перфорированные карты и ленты, магнитные ленты, киноленты и др.); по принципу ограничения перемещений исполнительных органов - импульсные, аналоговые, путевые, временные, на схемах совпадения; по физическому принципу контроля перемещений исполнительных органов - с механическими, оптическими, электрическими и смешанными измерительными устройствами. Применяется также цикловая система программного управления, при которой программируются (полностью или частично) цикл работы М. с., режимы обработки и смена инструмента.

  Системы ЧПУ М. с. состоят обычно из следующих основных автоматических элементов ( рис. 4 ): устройство для ввода программы - «читает» программу и преобразовывает её в сигналы управления; промежуточная «память» - «запоминает» и в течение необходимого времени хранит полученные сигналы управления; сравнивающее устройство (узел активного контроля) - при помощи системы обратной связи сопоставляет перемещения, заданные программой и фактически реализованные М. с. (при обнаружении разницы вырабатывает дополнительный сигнал для исправления ошибки); исполнительный механизм, который реализует через соответствующие приводы (гидроцилиндры, винтовые пары, шаговые двигатели и др.) полученные сигналы управления в необходимые перемещения исполнительных органов М. с.

  Лит.:Машиностроение. Энциклопедический справочник, т. 9, М., 1949; Шувалов Ю. А., Веденский В. А., Металлорежущие станки, 2 изд., М., 1959; 3агорский Ф. Н., Очерки по истории металлорежущих станков до середины XIX века, М. - Л., 1960; Металлорежущие станки, под ред. Н. С. Ачеркана, т. 1-2, М., 1965; Агурский М. С., Вульфсон И. А., Ратмиров В. А., Числовое программное управление станками, М., 1966; Шаумян Г. А., Кузнецов М. М., Волчкевич Л. И., Автоматизация производственных процессов, М., 1967; Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки, М., 1967; Проников А. С., Расчёт и конструирование металлорежущих станков, 2 изд., М., 1967; Кучер И. М., Металлорежущие станки, 2 изд., Л., 1969; Самоподнастраивающиеся станки, [Сб. ст.1, под ред. Б. С. Балакшина, 3 изд., М., 1970; Налчан А. Г. (сост.), Металлорежущие станки, М., 1970; Металлорежущие станки, М., 1970; Ратмиров В. А., Сиротенко А. П., Гаевский Ю. С., Самонастраивающиеся системы управления станками, М., 1971; Технологическая надёжность станков, М., 1971; Детали и механизмы металлорежущих станков, под ред. Д. Н. Решетова, т. 1-2, М., 1972.

  Д. Л. Юдин.

Рис. 3р. Основные типы металлорежущих станков. Токарный восьмишпиндельный автомат (1К282).

Рис. 3с. Основные типы металлорежущих станков. Вертикально-фрезерный станок с копировальным устройством (6Н12К).

Рис. 3з. Основные типы металлорежущих станков. Универсальный токарно-винторезный станок с автоматическим циклом (1K62A).

Рис. 3а. Основные типы металлорежущих станков. Зубошлифовальный станок (5853).

Рис. 3в. Основные типы металлорежущих станков. Хонинговальный вертикальный одношпиндельный станок (ЗБ833).

Рис. 3м. Основные типы металлорежущих станков. Круглошлифовальный автомат (3К161).

Рис. 3п. Основные типы металлорежущих станков. Вертикально-протяжной станок (7Б705).

Рис. 3д. Основные типы металлорежущих станков. Координатно-расточный станок (2B440).

Рис. 3ж. Основные типы металлорежущих станков. Токарно-карусельный одностоечный станок с числовым программным управлением (1512Ф2).

Рис. 3г. Основные типы металлорежущих станков. Станок для перешлифовки шатунных и коренных шеек коленчатых валов (3А423).

Рис. 2. Кинематическая схема главного привода токарного станка.

Рис. 3к. Основные типы металлорежущих станков Зубодолбёжный полуавтомат (5122).

Рис. 3н. Основные типы металлорежущих станков. Вертикально-сверлильный станок (2A135).

Рис. 1. Воспроизведения производящих линий методом: а, б - копирования; в - огибания (обката); г, д - следа; е - касания; П - производящая линия.

Рис. 3б. Основные типы металлорежущих станков. Зубострогальный полуавтомат (5А250П).

Рис. 4. Структурная схема цифрового программного управления металлорежущего станка: 1 - устройство для ввода программы; 2 - промежуточная «память»; 3 - сравнивающее устройство; 4 - исполнительный механизм; 5 - узел обратной связи (активного контроля).

Рис. 3л. Основные типы металлорежущих станков. Внутришлифовальный станок (3260).

Рис. 3о. Основные типы металлорежущих станков. Копировальный поперечно-строгальный станок (ГД-21).

Рис. 3и. Основные типы металлорежущих станков. Зубофрезерный станок (5K328A).

Рис. 3е. Основные типы металлорежущих станков. Радиально-сверлильный станок (2A53).

Рис. 3. Основные типы металлорежущих станков. Универсальный консольно-фрезерный станок (6Т82).

Металлорежущих станков экспериментальный институт

Металлоре'жущих станко'в эксперимента'льный институ'тнаучно-исследовательский (ЭНИМС), в ведении министерства станкостроительной и инструментальной промышленности СССР. Создан в Москве в 1933 на базе Научно-исследовательского института станков и инструментов и Центрального конструкторского бюро по станкостроению. ЭНИМС разрабатывает теоретические основы развития станкостроения, организует и проводит научные исследования в области создания современных конструкций металлорежущих станков, изготовляет экспериментальные и опытные образцы станков с последующим их испытанием и отработкой для серийного производства в станкостроительной промышленности. Имеет два филиала - Вильнюсский и Закавказский (в Ереване), опытный завод «Станкоконструкция» в Москве с филиалами в Вильнюсе и Ереване. В ЭНИМС есть аспирантура с очной и заочной формами обучения, ему дано право приёма к защите докторских и кандидатских диссертаций. Институт систематически выпускает научные труды в виде рефератов работ ЭНИМС и сборников статей аспирантов, руководящие и информационные материалы, отраслевые нормали и др. Награжден орденом Трудового Красного Знамени (1971).

Металлострой

Металлостро'й, посёлок городского типа в Ленинградской области РСФСР. Расположен на левобережье р. Невы. Ж.-д. станция (Ижоры) в 20 кмот Ленинграда. 14,5 тыс. жителей (1970). Ленинградские заводы: высокочастотных установок и железобетонных изделий; опытное производство электрических машин.

Металлотермия

Металлотерми'я(от и греч. thйrme - теплота), процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (окислов, галлоидов и др.) более активными металлами (алюминием, магнием, кремнием, условно принимаемым за металл, и др.), протекающие с выделением теплоты. М. начала применяться на рубеже 19-20 вв. Металлотермические процессы классифицируют по металлу-восстановителю: алюминотермический (см. ) ,магниетермический, силикотермический (см. ) .Металлотермические способы производства более дорогие, чем углевосстановительные (см. ) ,и используются для получения безуглеродистых легирующих сплавов высокого качества (лигатуры с редкими металлами, безуглеродистый феррохром и др.), титановой губки и др. чистых (главным образом по углероду) металлов и сплавов.

  Существует несколько разновидностей металлотермического процесса. Внепечной процесс проводится в тех случаях, когда теплоты, выделяющейся во время протекания восстановительных реакций, достаточно для получения продуктов реакции в жидком состоянии и хорошего их разделения (1750-2300 °С); используется в алюминотермии. Электропечной процесс применяется, когда выделяющейся теплоты недостаточно для расплавления и необходимого перегрева продуктов плавки - недостающее тепло подводится посредством электронагрева; процесс широко распространён. Вакуумная М. позволяет выделять легкоиспаряющиеся металлы (например, магний) во время их восстановления в условиях вакуума (при 800-1400 °С) или получать металлы с пониженным содержанием газов.

  Лит.:Металлургия титана, М., 1968; Рысс М. А., Производство ферросплавов, М., 1968; Беляев А. И., Металлургия лёгких металлов, 6 изд., М., 1970.

  В. А. Боголюбов.

Металлоткацкий станок

Металлотка'цкий стано'к, автоматический станок для изготовления тканых металлических сеток из различных видов проволоки - стальной, из цветных металлов и сплавов круглого, квадратного, прямоугольного и др. сечений. М. с. - видоизменённый с той же принципиальной схемой. Как и в обычных процессах ткачества, непрерывно повторяющееся передвижение ремизных рам с галевами и челнока создаёт переплетения основных и уто'чных проволок, образуя металлическую сетку. М. с. подразделяются на 3 основные группы: для лёгких, средних и тяжёлых, особо плотных сеток. Отношение площади проволоки к общей площади сетки составляет соответственно до 25%, от 25 до 50% и от 50 до 75%. На М. с. могут быть выполнены разнообразные виды переплетений, по характеру которых различают тканые металлические сетки гладкие с квадратными ячейками, саржевые с квадратными ячейками, фильтровые и др.

Металлотропизм

Металлотропи'зм(от и греч. trуpos - поворот, направление), способность растений и микроорганизмов реагировать на присутствие того или иного металла ростом в сторону металла (положительный М.) или от него (отрицательный М.). Положительный М. к железу открыт в 1892 финским ботаником Ф. Эльвингом у мукорового гриба Phycomyces nitens. Отрицательный М. к меди и положительный к железу и алюминию у того же гриба обнаружил русский ботаник А. Г. Генкель (1905). Металлы, испускающие (под влиянием радиоактивности среды - воздуха, почвы) незначительное вторичное излучение (например, алюминий), вызывают положительный М., металлы с интенсивным излучением (например, медь) - отрицательный. Отрицательное дистантное действие металлов на бактерии и проростки горчицы установлено русскими микробиологами Г. А. Надсоном и Е. А. Штерн в 1937.

Металлофизика

Металлофи'зика, раздел физики, изучающий строение и свойства .Как и физика и ,М. является составной частью физики .Современная М. представляет собой синтез микроскопической теории, объясняющей свойства металлов особенностями их атомного строения, и теоретического ,использующего макроскопические методы термодинамики, механики сплошных сред и др. для исследования строения и свойств реальных металлических материалов. Широкое использование металлов привело к тому, что их основные физические и химические свойства были изучены ещё в 19 в. Однако природа этих свойств не могла быть понята без развития представлений об атомном строении вещества.

  Микроскопическая теория металловначала развиваться в 20 в. В 1900 П. предложил модель металла, в которой электропроводность осуществлялась потоком «электронного газа», заполняющего промежутки между атомами. Полагая, что электронный газ находится в тепловом равновесии и что под действием приложенного электрического поля электроны «дрейфуют», сталкиваясь с атомами, Друде получил правильную величину электропроводности металлов при комнатных температурах, а также объяснил связь электро- и теплопроводностей ( ) .Х. развил идею Друде, применив к электронному газу кинетическую теорию газов. Однако построенная на применении законов классической механики и статистики строгая теория Друде - Лоренца оказалась более уязвимой при сопоставлении с экспериментом, чем её примитивный вариант. Помимо того, что её выводы не соответствовали температурной зависимости электропроводности, она не могла объяснить, почему электронный газ не влияет на металлов (не наблюдалось заметного отклонения теплоёмкости металлов от , справедливого как для металлов, так и для неметаллов). Не находила объяснения также величина парамагнитной восприимчивости металлов, значительно меньшая, чем предсказывала теория, и её независимость от температуры.

  В 1927-28 В. и А. объяснили «аномалии» парамагнитной восприимчивости и теплоёмкости тем, что доля электронов, участвующих в переносе электрического заряда и тепла и ответственных за спиновый парамагнетизм, очень мала. Основная же часть электронного газа при обычных температурах находится в вырожденном состоянии, при котором она не реагирует на изменение температуры (см.