Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с программным управлением предназначены для наружной и внутренней обработки сложных заготовок типа тел вращения.

Токарные станки с ЧПУ классифицируют: а) по расположению оси шпинделя – на горизонтальные и вертикальные; б) по расположению направляющих – с горизонтальным, вертикальным и наклонным расположением; в) по числу используемых в работе инструментов и способам их закрепления на суппорте – в револьверной головке, в магазине инструментов; г) по виду выполняемых работ – на центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные.

Центровые станки служат для обработки заготовок типа валов с прямолинейными и криволинейными контурами, например, для обработки крупных валов и роторов электрических машин, турбин. Центровые станки составляют незначительный процент от всей группы станков.

Патронные станки предназначены для обточки, сверления, развертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и т. д., возможно нарезание внутренней и наружной резьб резцом по программе.
К наиболее распространенным станкам этой группы относятся станки 1А734Ф3, 1П756ДФ3 и др.

Патронно-центровые станки служат для выполнения наружной и внутренней обработки разнообразных сложных заготовок типа тел вращения и обладают технологическими возможностями токарных центровых и патронных станков.

Система ЧПУ токарно-центровых станков обеспечивает нарезание наружной и внутренней резьбы резцом по задней программе. Наиболее распространены в промышленности станки 16К20Ф3, 16К20Т1, 16К30Ф3 и др.

Токарные станки с ЧПУ выпускают с наибольшими диаметрами обрабатываемой заготовки над станиной D = 250÷5 000 мм (для патронных D = 160÷630 мм). Прутковые станки и автоматы имеют максимальный диаметр обрабатываемого прутка d = 10÷125 мм.

Карусельные станки применяют для обработки заготовок корпусов турбин, грузоподъемных машин, станин электродвигателей и других подобных деталей в тяжелом и энергетическом машиностроении, станкостроении, авиационной промышленности и других отраслях. Такие станки выпускаются как одностоечными, так и двухстоечными. В качестве примера можно привести станки одностоечные (1512Ф3, 1516Ф3 и др.) и двухстоечные (1А525МФ3, 1А532ЛМФ3 и др.) с одним, двумя, тремя суппортами.

Токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3 (см. рис. 15.5) патронно-центровой предназначен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения в замкнутом полуавтоматическом цикле, а также для нарезания резьб. Станок используют в единичном, мелко-и среднесерийном производстве.

Рис. 15.5. Станок 16К20Ф3

Техническая характеристика станка: наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной 400 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1 000 мм; число частот вращения шпинделя 22, в том числе автоматически переключаемых – 9; скорость движения продольной подачи 3 – 1 200 мм/мин; скорость быстрых продольных ходов 4 800 мм/мин; дискретность продольных перемещений 0,01 мм; дискретность поперечных перемещений 0,005 мм.

Станок 16К20Ф3 сконструирован на базе станка 16К20, поэтому компоновка, составные части и движения у этих станков одинаковы. Особенностью станка является шестипозиционный резцедержатель с горизонтальной осью поворота и съемной инструментальной головкой.

Главное движение сообщается шпинделю VIII (см. рис. 15.6). Источником движения служит электродвигатель М 1. Автоматическая коробка скоростей (АКС) с электромагнитными муфтами М₁ …М₆ обеспечивает автоматическое переключение частоты вращения шпинделя. Коробка скоростей связана с двигателем и со шпиндельной бабкой клиноременными передачами и.

После клиноременной передачи, пары следует цепь перебора с большой редукцией, соединяющая валы V, VI, VII, VIII. Цепь главного движения становится короче при перемещении блока 48 – 60 влево до включения передачи или.

Рис. 15.6. Кинематическая схема токарного станка 16К20Ф3

Максимальная частота вращения шпинделя:

мин^-1.

При одновременном включении муфт М₄ и М₆ шпиндель тормозится.

Продольная и поперечная подача осуществляется ходовыми винтами XIV и XII. Если источником движения служит обычный (не силовой) шаговый электродвигатель (М ₂ и М ₃), то необходим гидроусилитель ГУ и редуктор и. Угол поворота у ротора двигателя за каждый импульс из системы управления составляет 1,5°. Этому будет соответствовать минимальное продольное перемещение суппорта:

мм.

При максимальной частоте импульсов 8 000 Гц, т. е 8 000 имп/с скорость продольного перемещения 0,01×8 000×60=4 800 мм/мин. Поперечное перемещение вдвое медленнее, так как шаг ходового винта p = 5 мм.

Нарезание резьбы достигается согласованием сигналов, поступающих от фотоэлектрического датчика резьбонарезания Д1 (см. рис. 15.6) в шпиндельной бабке и сигналов, поступающих в шаговый двигатель М 2. Благодаря этому, вращение шпинделя согласуется с продольным перемещением шпинделя. Согласование осуществляет система ЧПУ. В ней же переключателем настраивают соотношение движений, необходимое для реализации заданного шага P нарезаемой резьбы.

Поворот планшайбы П резцедержателя вокруг горизонтальной оси (вал X) производится электродвигателем М 4 через зубчатые колеса и червячную передачу. В рабочем положении планшайба фиксируется от поворота плоскозубой муфтой М₉. Ее сцепление и расцепление происходит благодаря винтовой форме зубьев муфты М₈. В начальный момент движения муфты М₈ вал X подается влево, муфта М₉ расцепляется и происходит поворот резцедержателя в нужную позицию, где и фиксируется конечными выключателями. По команде электрического датчика положения Д2 двигатель М 4 реверсируется, причем фиксатор Ф препятствует обратному повороту планшайбы, вала X и правой полумуфты М₈. Из-за винтовой формы зубьев вал и головка перемещаются вправо – муфта М₉ замыкается. Начинается рабочий цикл обработки.

Рассмотрим конструкцию поворотного резцедержателя (рис. 15.7).

На выходном валу 4 закрепляется инструментальная съемная головка (на рисунке не показана), связанная с подвижной полумуфтой 6 плоскозубой муфты. Поворот резцедержателя осуществляется через червячную пару 1-2, кулачковую полумуфту 7, другая половина в которой жестко связана с валом 4. В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 4 подается влево, при этом подвижная полумуфта 6 плоскозубой муфты отходит от неподвижной полумуфты 3 и резцедержатель начинает поворот в нужную позицию, которая определяется при нажиме кулачка 10 на соответствующий конечный выключатель 9. Затем происходит реверс двигателя, и полумуфта 7 вращается в другую сторону, при этом полумуфта 6 с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором. Кулачки полумуфты 7 упираются в кулачки полумуфты 8, пружина 5 сжимается и полумуфта 6 фиксируется на зубьях полумуфты 3.

Рис. 15.7. Поворотный резцедержатель станка 16К20Ф3

В съемной инструментальной головке можно установить шесть резцов-вставок или три инструментальных блока, которые налаживают на размер вне станка в специальных оптических приспособлениях.

Дата добавления: 2014-12-29