Металлорежущие станки с ЧПУ

ТОКАРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ

В мелкосерийном и среднесерийном производстве с частой сменой изготавливаемых изделий наибольшее распро­странение получили автоматизированные станки с ЧПУ. Станок с ЧПУ позволяет осуществлять взаимное перемещение детали и инструмента по командам без применения материального ана­лога обрабатываемой детали /кулачков, шаблонов, копиров/. Программа работы станка записывается на перфоленту, перфо­карту или набирается на штеккерной панели. В последних мо­делях станков с ЧПУ составление управляющей программы осуществляется оператором с помощью клавиатуры микро-ЭВМ, а редактирование программы в режиме диалога с графи­ческим дисплеем. Ввиду того, что программа составляется зара­нее, то благодаря быстрой смене программоносителя станок с ЧПУ переналаживается в короткое время на обработку заготовки другой детали.

Основные преимущества станков с ЧПУ следующие: простота модификации технологического процесса путем внесения корректирующих программ на программоноситель или в запоминающее устройство микро-ЭВМ; высокие режимы обработки с ис­пользованием максимальных возможностей станка; исключение предварительных ручных разметочных и пригоночных работ; по­вышение производительности труда за счет сокращения вспомога­тельного и машинного времени обработки; повышение точности и идентичности деталей; сокращение числа переустановок деталей при обработке и сроков подготовки производства.

Функции станочника упрощаются и сводятся к установ­ке заготовки и съему детали, контролю за циклом обработки, смене инструмента. Благодаря автоматическому позиционированию устраняются ошибки оператора при установке координат. Коэффициент использования станков с ЧПУ выше, чем универ­сальных, благодаря сокращению времени наладки, смены ин­струментов, контроля и повышению процента машинного вре­мени в цикле работы станка /до 75%/. Поэтому срок окупаемос­ти станков с ЧПУ составляет 2-3 года.

Токарный станок 16К20ФЗ.

Станок предназна­чен для токарной обработки наружных и внутренних поверхностей деталей со ступенчатым и криволинейным профилем в осевом сечении при полуавтоматическом цикле, заданном программой на перфоленте.

Техническая характеристика станка: наибольший диаметр обрабатываемой заготовки над станиной 500 мм; наибольшая длина обрабатываемой заготовки 1000 мм; число частот вращения шпинделя 22, в том числе автоматически переклю­чаемых 9; скорость движения продольной подачи 3-1200 мм/мин; скорость быстрых продольных ходов 4800 мм/мин; дискретность продольных перемещений 0,01 мм; дискретность поперечных перемещений 0,005 мм.

Станок 16К20ФЗ сконструирован на базе станка 16К20, поэтому компоновка, составные части и движения у этих станков одинаковы. Во многом унифицирована также конструкция. Особенностью станка является шестипозиционный резцедержа­тель с горизонтальной осью поворота и съемной инструментальной головкой.

Кинематика станка.

Главное движение сообщается шпинделю. Источником движения служит электродвигатель M1. Автомати­ческая коробка скоростей /АКС/ с электромагнитными муфта­ми обеспечивает автоматическое переключение частоты вращения в диапазоне, равном 16. Коробка скоростей связана с двигателем и со шпиндельной бабкой клиноременными пере­дачами. Продольная и поперечная подача осуществляется ходо­выми винтами.

Нарезание резьбы достигается согласованием сигналов, поступающих от фотоэлектрического датчика резьбонарезания в шпиндельной бабке, и сигналов, поступающих в шаговый двигатель М2. Благодаря этому, вращение шпинделя согласуется с продольным перемещением шпинделя. Согласование осуществляет система ЧПУ.

В ней же переключателем настраивают соотношение движений, необходимое для заданного шага нарезаемой резьбы.

Поворот планшайбы резцедержателя вокруг горизон­тальной оси производится электродвигателем М4 через зубчатые колеса и червячную передачу. В рабочем положении планшайба фиксируется от поворота плоскозубой муфтой.

Станки сверлильно-расточной группы с ЧПУ

Эти станки предназначены для обработки отверстий свер­лами, зенкерами, развертками, расточными другим инструментом, во фланцах, плоскостных и корпусных деталях. На этих станках возможна комплексная сверлильно-фрезерно-расточная обработка деталей различной конфигурации и степени точности.

Отечественная промышленность выпускает широкую но­менклатуру станков данной группы: сверлильные - вертикальные и горизонтальные; одношпиндельные и многошпиндельные; с руч­ной сменой инструмента, с револьверными головками или инстру­ментальными магазинами; расточные - горизонтальные; вертикаль­ные и портальные, нормальной и более высокой степени точности; многооперационные станки с инструментальным магазином для комплексной сверлильно-фрезерно-расточной обработки деталей различной конфигурации.

Сверлильная группа станков с ЧПУ первого поколения была построена на базе сверлильных станков 2Н118, 2Н135 и радиально-сверлильного станка 2Н55. Указанные станки свер­лильной группы автоматизированы с помощью дополнительных координатных столов, позволяющих автоматически по двум ко­ординатам выставлять деталь относительно инструмента. Вся остальная технология обработки осуществлялась в полуавтома­тическом режиме настройкой глубины отработки на штеккерной панели или установкой кулачков на размер, а также сменой режимов обработки инструмента.

Для повышения технического уровня и расширения тех­нологических возможностей были разработаны станки второго поколения /2Р118Ф2, 2Р135Ф2 и др./. В указанных станках кроме перемещения стола автоматизирована подача инструмен­та, Учитывая малую эффективность одноинструментальных станков, введена автоматическая револьверная головка на шесть инструментов.

Станки расточной группы первого поколения выполняли на базе существующих моделей /с добавлением следящего при­вода в системе подач/ с одноинструментальной наладкой без существенной доработки базовых моделей /2А620Ф2-1 и др./. Ко второму поколению станков расточной группы относятся многооперационные станки с инструментальными магазинами и автоматической сменой инструмента.

Внедрение сверлильно-расточных станков с ЧПУ позво­ляет повысить производительность труда в 1,5-2,0 раза, а стан­ков с автоматической сменой инструмента и инструментальным магазином в 3-4 раза.

Сверлильные станки с ЧПУ существенно отличаются от универсальных станков той же группы. В связи с расширением круга работ, выполняемых на них, стирается грань между свер­лильными, расточными, координатно-расточными и бесконсольно-фрезерными станками вертикальной компоновки. Стан­ки выполняют более жесткими и точными, большинство стан­ков имеет точность позиционирования подвижных узлов ±0,025-0,05 мм. Системы управления - позиционные, но при не­обходимости частого выполнения фрезерных работ все чаше применяют системы комбинированные: позиционные и прямо­угольные. Станки оснащают крестовым столом при вертикаль­ной компоновке. В СНГ в настоящее время выпускаются стан­ки: а) вертикально-одностоечные с крестовым столом и диа­метром сверления от 18 до 50 мм /2Н135Ф2/; б) те же станки с револьверной головкой /2Р135Ф2/; в) те же станки с инструмен­тальным магазином. Для станков с максимальным диаметром сверления 50-60 мм применяют портальную компоновку во всех указанных выше исполнениях /2306ПФ2/.

Координатные столы вертикально-сверлильных станков и радиально-сверлильных станков устанавливают на опоры ка­чения; их перемещение осуществляется через передачи винт-гайка качения. Привод координатных столов осуществляется от шаговых двигателей с гидроусилителями или от электродвигате­лей постоянного тока. Главный привод сверлильных станков строят в виде одно- или двухскоростного электродвигателя с ко­робками скоростей. Управление по координате Z /перемещение инструмента/ может осуществляться упорами и микропереклю­чателями /как в цикловом управлении/, или набором програм­мы на штеккерной панели, или от перфоленты /последний способ более предпочтителен/. Станки оснащают поворотными, наклонными, маятниковыми столами, навесными кондуктора­ми, резьбонарезными патронами. При отсутствии револьверной головки инструмент крепят в быстросъемных патронах.

Горизонтально-расточные станки с ЧПУ имеют различ­ную компоновку: с неподвижной передней стойкой и с кресто­вым столом; с неподвижной передней стойкой с крестовым и поворотными столами; с поперечно-подвижной передней стой­кой, выдвижной бабкой и съемным поворотным столом; с про­дольно-подвижной передней стойкой и поперечно-подвижным столом и т.д.

Компоновка горизонтально-расточных станков отличает­ся от традиционной отсутствием люнетной стойки и наличием более мощной станины. Вследствие высокой жесткости и точности перемещений и поворота на этих станках можно обраба­тывать соосные отверстия в противоположных стенках деталей с помощью консольных оправок, что резко сокращает время, затрачиваемое на смену инструмента. Точность позиционирования у горизонтально-расточных станков находится в пределах 0,01-0,05 мм.

Станки одной гаммы выполняют с учетом возможности их использования с различной степенью автоматизации: а/ с ручным управлением и отсчета перемещений по оптическим устройствам; б/ с ручным управлением, но с отсчетом переме­щений по устройствам цифровой индикации; в/ с упрощенны­ми системами ПУ и набором программ на штеккерных панелях; г/ с развитыми системами ЧПУ с записью программ на перфо­ленту.

Горизонтально-расточные станки оснащают чаще всего позиционными системами ЧПУ, но применяют также прямо­угольные контурные и комбинированные системы ЧПУ.

Привод главного движения горизонтально-расточных станков с ЧПУ выполняют в виде регулируемого двигателя по­стоянного тока в сочетании с коробкой скоростей асинхронного двигателя с механическим вариатором или с многоступенчатой коробкой скоростей. Привод подач строят в виде регулируемых двигателей постоянного тока или шаговых двигателей силовых или с гидроусилением моментов.

Координатно-расточные станки с ЧПУ выполняют на базе серийных координатно-расточных станков, например, на базе станка 2Д450 выпускают станок 2Д450АФ2. Высокая точность обработки обеспечивается применением специального устройства подвода стола в требуемую позицию. Точность пози­ционирования этих станков составляет ±0,001-0,005 мм.

Вертикально-сверлильный станок 2Р135Ф2 с ЧПУ.

Станок предназначен для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы, торцового подрезания деталей и т.д. в условиях мелкого и среднесерийного производ­ства. Наличие на станке шестипозиционной головки для ав­томатической смены режущего инструмента и крестового стола позволяет осуществлять координатную обработку деталей типа крышек, фланцев, панелей и других без предварительной разметки и применения кондукторов.

Техническая характеристика станка.

Наибольший диаметр сверления 35 мм: наибольший диаметр нарезаемой резьбы М24; число инструментов 5; число частот вращения шпинделя: общее 12, по программе 12; частота вращения шпинделя 31,5-1400 мин-1; число подач по оси Z 18; рабочая подача по оси Z 10-500 мм/мин; скорость быстрого перемещения по осям координат: X, У, - 3850 мм/мин. Рабочая поверхность стола 400x630 мм.

Станок оснащен устройством числового программного управления, число управляемых координат 3: одновременное управление может осуществляться при пози­ционировании по двум координатам X и У; задание размеров в программе в абсолютных координатах. В качестве программоно­сителя применяют восьмидорожечную перфоленту. Скорость ввода программы - не менее 45 строк/с. Максимальная величина линейных пере­мещений: по X - 19999,99 мм, по Y - 999,99 мм. Дискретность задания перемещений 0,01 мм.

Движения в станке. Главное движение - вращение шпинделей револьверной головки осуществляется от асинхронного электродвигателя Ml следующим образом. С вала на вал движение передается через передачи в зависимости от включения электромагнитных муфт. С вала на вал движение можно передать через передачу включением муфты или через переда­чу включением муфты.

От вала при включенной муфте движение пере­дается валу и далее через передачу валу, с которого через передачу движение передается на вал, с вала через передачу на вал посредством передачи на вал; с вала через передачу на один из ра­ботающих шпинделей, так как на каждом из них установлено колесо. Таким образом, шпиндель станка по­лучает шесть высших частот вращения.

Для получения нижнего диапазона частот вращения шпинделя необходимо выключить муфту и включить муфту. Движение в этом случае будет передаваться с вала на вал через передачу, а с вала на вал через передачу и далее через передачи. В общей сложности шпиндель получает 12 час­тот вращения шпинделя.

Вертикальная подача суппорта с револьверной головкой осуществляется от электродвигателя постоянного тока М2, установленного на валу; через передачу при включенной муфте движение пере­дается на вал, затем через передачи на вал и далее через червячную передачу на ходовой винт.

Поворот револьверной головки осуществляется от электродвигателя МЗ через пе­редачу при включенной муфте, червячную пару, вал, передачу, которая поворачивает револь­верную головку. Прежде чем произвести поворот револьверной головки, ее необходимо расфиксировать, т.к. она закреплена подпружиненными тягами суппорта, находящимися в пазах ре­вольверной головки.

Одновременно с вращением револьверной головки через передачу, вал и передачу вращается позици­онный командоаппарат, установленный на валу, который останавливает прямое вращение револьверной головки реверсом электродвигателя, предварительно уменьшив частоту его враще­ния до 1400 мин-1, при обратном вращении револьверная голов­ка доходит до жесткого упора суппорта и останавливается; при этом червяк, вывертываясь из червячного колеса, движется вверх. Вал вращается в обратном направлении, зубчатое колесо вводится в зацепление с колесом шпинделя револьверной головки. Головка фиксируется и шпин­дель начинает вращаться. Последовательность работы шпинде­лей револьверной головки выбирают на пульте. Всего пред­усмотрено шесть циклов обработки.

Выпрессовка инструмента из шпинделей револьверной головки происходит от электродвигателя МЗ посредством пере­дач при включенной муфте, червячной пе­редачи передачи, вала и эксцентрика, смонтированного в пазу оси поворота револьверной головки.

Смазывание револьверного суппорта осуществляется по­средством плунжерного насоса, подающего масло к суппорту, который приводится во вращение от электродвигателя МЗ посредством передач вала, на котором расположен эксцентрик.

Позиционирование осуществляют перемещением стола и салазок. Редукторы продольного и поперечного перемещений одинаковы по конструкции и обеспечивают сначала быстрое, а затем медленное перемещение стола и салазок при подходе к заданной точке за счет применения электропривода со ступен­чатым регулированием.

Резьбонарезная головка станка служит для нарезания резьбы машинным метчиком и может быть установлена в любую позицию револьверной головки.

Фрезерные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для фрезеро­вания поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации; контуров сложной конфи­гурации /типа кулачков, шаблонов и т.д./; поверхностей кор­пусных деталей. Технологические возможности станков фрезер­ной группы определяются конструкцией, компоновкой, классом точности станка и технической характеристикой системы ЧПУ. На фрезерных станках можно производить фрезерование /цилиндрическими, концевыми, фасонными фрезами/; растачи­вание; сверление; зенкерование и развертывание.

По компоновке станки делятся на консольно-фрезерные /6Р13ФЗ, 6Р13РФЗ и др./, бесконсольные /6560ФЗ, 6520ФЗ, МА655ФЗ и др./ продольно-фрезерные /6М610ФЗ-1 и др./. Выпускают станки с вертикальным и горизонтальным распо­ложением шпинделя; с ручной и автоматической сменой инстру­мента; одношпиндельные и многошпиндельные; с числом управ­ляемых координат 3 и более. Станки обладают высокой жесткостью и точностью. Станины станков могут воспринимать большие статические и динамические нагрузки, корпусные детали выполняют с ребрами жесткости. В станках монтируют прецизионные ходовые виты. В тяжелых станках применяют направляющие качения. Станки обеспечивают одинаковую точность обработки как при по­путном, так и при встречном фрезеровании, т.к. коробки подач оснащены устройством для выбора зазоров.

Особенностью консольно-фрезерных станков является возможность перемещения стола /шириной 200, 250, 328 и 400 мм/ по трем координатным осям X, У и Z; эти станки, предназ­наченные для обработки заготовок небольших размеров, выпус­кают классов точности Н и П.

В бесконсольных станках стол /шириной 250, 450 и 630 мм/ перемещается в горизонтальной плоскости, а фрезерная го­ловка - в вертикальной плоскости.

Продольно-фрезерные станки /с шириной стола 400-5000 мм/ выпускают следующих видов; одностоечные /с гори­зонтальной или вертикальной ползунковой бабкой, перемещающейся на неподвижной или подвижной поперечине/, двухстоечные /с подвижной или неподвижной поперечиной/. Со­временные фрезерные станки оснащают контурными УЧПУ /мод. НЗЗ-1М, НЗЗ-2М, Н55-1 и др./ с линейно-круговой интер­поляцией.

Во многих одношпиндельных фрезерных станках с ЧПУ используется механизированный зажим инструмента. Инстру­мент устанавливают и крепят в шпинделе станка с помощью патронов и оправок, которые позволяют точно устанавливать вылет инструмента.

Дата добавления: 2014-01-06