Агрегатные станки с ЧПУ

Агрегатные станки с ЧПУ предназначены для изготовления широкого ряда деталей различного служебного назначения. Как правило это многоцелевые станки. На них выполняют сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание, развер­тывание, резьбонарезание, прямолинейное и контурное фрезе­рование в заготовках корпусов, плит и других деталей. Станки оснащены или револьверными головками или магазинами ин­струментов. Заготовка устанавливается на координатном сило­вом столе и может обрабатываться со всех свободных сторон за один установ. Агрегатные станки с ЧПУ создаются из комплек­тов унифицированных узлов: станин, стоек, шпиндельных уз­лов, столов различных типов, механизмов с автоматической смены инструмента и т.д. Станки выпускают с горизонтальной и вертикальной осью шпинделя, с поворотным, наклонно-поворотным или продольным столом.

Примеры построения агрегатных станков с ЧПУ: с тремя стойками, горизонтальным распо­ложением шпинделей, вертикальными осями вращения диско­вых инструментальных магазинов и поворотного стола; с одной стойкой, горизонтальным шпинделем, верти­кальной осью вращения магазина, горизонтальной осью враще­ния поворотного стола; с одной стойкой, горизон­тальным шпинделем, вертикальной осью вращения магазина, наклонно поворотным столом; с двумя стойками, вер­тикальными шпинделями, горизонтальной осью вращения мага­зина, вертикальной осью вращения стола; с двумя стойками, горизонтальными шпинделями, вертикальной осью вращения магазинов, однокоординатным столом прямолинейно­го перемещения.

В станках используются направляющие качения. Приво­ды главного движения и подач чаще всего осуществляются от двигателей постоянного тока. Инструментальные оправки в шпинделе крепятся автоматически. Агрегатные станки осна­щаются позиционными или комбинированными УЧПУ, кото­рые обеспечивают автоматический режим работы станка. На некоторых агрегатных станках вместо инструментального магазина применяют магазин шпиндельных коробок. Эти магазины вы­полняют барабанными или цепными. В них размещают от 6 до 50 шпиндельных коробок с различным числом шпинделей.

МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ

Многоцелевые станки МС - это станки, оснащенные УЧПУ и устройством автоматической смены инструментов, предназначенные для комплексной обработки за одну установку корпусных деталей и деталей типа тел вращения. МС выпускают с одним шпинделем и многопозиционным инструментальным магазином (вместимостью 12-120 инструментов), при этом ин­струмент заменяется в шпинделе автоматически по программе (за 5-6 с); с револьверной инструментальной головкой (число инструментов 5-8, при этом смена инструмента за 2-3 с) осу­ществляется поворотом револьверной головки; с револьверной головкой и инструментальным магазином, что позволяет в про­цессе резания заменять инструмент в неработающих шпинделях револьверной головки.

Производительность МС в 4-10 раз выше производи­тельности универсальных станков благодаря резкому уменьше­нию доли вспомогательного времени в цикле обработки и, сле­довательно, увеличению /до 60-75 %/ доли машинного времени в этом цикле. Сокращению вспомогательного времени способ­ствуют: автоматическая замена инструмента; высокая скорость (до 20 м/мин) быстрых перемещений (на вспомогательных хо­дах) исполнительных органов; настройка инструмента на размер вне станка; исключение контрольных операций и др. В МС ис­пользуют сменные инструментальные магазины с заранее на­строенными на размер инструментами, что сокращает время на переналадку станка.

На МС можно осуществлять сверление, рассверливание, зенкерование, развертывание, нарезание резьбы, растачивание, фрезерование и другие виды обработки. На МС производят, как правило, окончательную обработку деталей. Точность ряда МС соответствует точности координатно-расточных станков: точ­ность отверстий после растачивания соответствует 6-7 квалитету; шероховатость обработанной поверхности Ra=l-2 мкм. МС позволяют в автоматическом режиме обрабатывать сложные корпусные детали за одну установку со всех сторон /кроме ба­зовой поверхности, используемой для закрепления заготовки/.

Для этого МС оснащают столом, имеющим возможность поворота в вертикальной и горизонтальной плоскости. Су­ществуют конструкции МС, у которых ось шпинделя устанавли­вается по программе горизонтально, вертикально или под лю­бым углом к плоскости стола станка. МС могут оснащаться приспособлениями спутниками /ПС/ для установки и закрепле­ния заготовок, а также устройствами автоматической смены ПС. Выпускают МС вертикальной и горизонтальной компоновки. МС вертикальной компоновки, предназначенной для обработки заготовок с одной стороны, а при наличии многопозиционных и поворотных приспособлений - с нескольких сторон.

Горизонтальные МС предназначены для обработки заго­товок с двух - четырех, а иногда с пяти сторон. В последнем случае шпиндельные головки имеют поворот вокруг вертикаль­ной и горизонтальной оси. Наиболее распространены компо­новки горизонтальных МС с крестовым поворотным столом и шпиндельной бабкой, имеющей вертикальное перемещение.

Токарно-сверлильные и токарно-сверлильно-фрезерные МС предназначены для комплексной обработки: точения, фре­зерования, сверления, рассверливания, растачивания и т.д. де­талей типа тел вращения.

Выпускают также специализированные МС, предназна­ченные для обработки заготовок определенных типоразмеров. При проектировании МС широко применяют принцип агрега­тирования. МС выпускают классов точности П и В.

МС оснащается системами ЧПУ, которые имеют сле­дующие особенности: значительный объем УП, большое число управляемых координат /до 7-8/, возможность обеспечить высокую точность позиционирования исполнительных органов станка /0,005-0,01 мм/ широкий диапазон регулирования часто­ты вращения шпинделя и скорости подач; высокая надежность при эксплуатации, возможность работы, как в автоматическом режиме, так и при управлении от ЭВМ верхнего уровня, МС оснащают позиционными контурными и позиционноконтурными УЧПУ типа CNC, как правило, взаимодей­ствующими с ДОС.

Приводы главного движения МС обеспечивают регулиро­вание частоты вращения шпинделя в широком диапазоне при мак­симальной частоте вращения 3000-4000 мин-1. В этих приводах ча­ще всего используют двигатели постоянного тока с тиристорным управлением. Для малых и средних МС применяют приводы с асинхронными электродвигателями и коробками скоростей. Реже используют малогабаритные гидроэлектродвигатели.

Шпиндельные узлы МС сложны по конструкции. Во внутреннем отверстии шпинделя расположены зажимные уст­ройства, предназначенные для автоматического зажима и осво­бождения инструментальных оправок. Зажим оправок /с по­мощью цанговых или устройств с радиальнодвижущимися элементами/ чаще всего осуществляется пакетом тарельчатых пружин, освобождение - от гидроци­линдра. У большинства МС для повышения жесткости шпинде­ля исключено его осевое перемещение.

Привод подач МС чаще всего состоит из высокомоментного электродвигателя постоянного тока с бесступенчатым регу­лированием. Электродвигатель через редуктор соединяется с па­рой винт-гайка качения. В крупных станках вместо редуктора используют двухступенчатые коробки скоростей с электромаг­нитными муфтами. Применяют и гидроприводы подач.

Устройства автоматической смены инструмента /УАСИ/ обеспечивают стабильное, точное, жесткое и надежное положе­ние инструмента и минимальное время его смены. По кон­структивному и компоновочному исполнению УАСИ бывают трех видов: с заменой всего шпиндельного устройства (револьверные шпиндельные головки, магазины шпиндельных гильз); со сменой инструмента в одном шпинделе (инструментальные магазины); комбинированные (магазины в сочетании с револьверной головкой, автоматическая, ручная смена).

Наиболее просты по конструкции и компактны револь­верные шпиндельные головки, расположенные, как правило, на шпиндельной бабке МС.

Наиболее распространены УАСИ со сменой инструмен­та, в одном шпинделе, который состоит из инструментального магазина, автооператора для переноса инструментов /из магази­на в шпиндель и обратно/ и транспортного устройства, пере­дающего инструмент из магазина к автооператору. Магазины могут располагаться на шпиндельной бабке, на колонне и за пределами станка на отдельной стойке. Наиболее часто магази­ны расположены на колонне станка, шпиндельной бабке или вне станка.

Инструментальные магазины выполняют дисковыми, барабанными, цепными, плане­тарными. Инструмент в магазинах может располагать­ся параллельно или наклонно к оси вращения магазина, а также в радиальном направлении.

При числе инструментов до 8 и невысокой точности обработки целесообразно использовать в качестве УАСИ ре­вольверную головку, а при высокой точности обработки - ре­вольверный магазин; при 30-40 дисковый и барабанные магазины; при т до 100 и более - цепной магазин. Иногда МС оснащают сменными инструментальными магазинами, уст­ройствами для кассетной замены инструментов в магазине и до­полнительными стеллажами с инструментом, расположенными вне станка; при этом смена инструментов осуществляется пор­тальным роботом.

Кодирование инструментов. Когда обработка детали тре­бует небольшого числа инструментов, и каждым из них исполь­зуется только один раз, инструментодержатели в магазине или револьверной головке располагаются в последовательности вы­полнения обработки. При каждой смене инструмента магазин перемещается на один шаг. В остальных случаях применяют ко­дирование инструмента или кодирование гнезда магазина.

Кодирование инструмента на оправке осуществляют установкой определенной комбинации сменных кодовых колец 3; во время движения магазина кодовые кольца нажимают на путевые переключатели 4; при возникновении за­данной комбинации сигналов магазин остановится в требуемом положении.

При таком методе инструмент может располагаться в любых гнездах магазина, исключаются ошибки при его загрузке. В то же время усложняется конструкция оправок, увеличивается масса магазина и время поиска инструмента.

При кодировании гнезд магазина их поиск осу­ществляется датчиками различной конструкции /сельсинами, кодовыми дисками в сочетании с переключателями и др./, ки­нематически связанными с опорным валом магазина. Этот ме­тод обеспечивает поиск инструмента по кратчайшему пути, ис­пользование простых по конструкции оправок, пропуск гнезд, возможность установки инструментов большого диаметра, При загрузке инструмент должен устанавливаться только в само гнездо магазина.

Автооператоры УАСИ бывают однозахватные и двухза-хватные. Однозахватный автооператор берет инструмент, вытас­кивает его из шпинделя, поворачивает и вставляет в свободную ячейку инструментального магазина. Последний, вращаясь, подводит следующий инструмент в зону захвата. Затем автоопе­ратор совершает действия в обратной последовательности.

Использование двухзахватного автооператора позволяет, значительно уменьшить время смены инструмента, т.к. инструменты одновременно захватываются в магазине и в шпинде­ле. Существует две схемы работы такого автооператора.

Схема 1. При смене инструмента автооператор 1 делает ход снизу вверх, захватывает оправку с инструментом, находящуюся в гнезде магазина 2, и вытаскивает оправку в направлении ее оси; оправка, находящаяся в шпинделе 3, запирается нужным захватом при перемещении каретки автооператора вниз; затем автооператор ходом вдоль оси шпинделя вытаскивает оправку с отработавшим инстру­ментом, поворачивается вокруг своей оси на 180° и подводит к шпинделю 3 другой инструмент; автооператор вставляет в шпин­дель инструменту котором он автоматически закрепляется; автоо­ператор перемещается вверх для переноса отработавшего инструмента в магазин.

Схеме 2. Автооператор не имеет вертикального перемещения. При смене инструмента, он поворачиваясь вокруг горизонтальной оси, захватывает инструменты одновременно из шпинделя и из магазина; затем вытаскивает инструменты ходом вдоль их оси; поворотом на 180° меняет инструменты местами и вставляет в шпиндель и магазин. Цикл смены оканчивается по­воротом автооператора в горизонтальное /нейтральное/ положе­ние, при котором он не мешает повороту магазина и вертикаль­ному перемещению шпиндельной бабки 4.

Схема 2 более проста, но имеет следующий недостаток: при повороте автооператор может задеть инструменты, расположенные в соседних гнездах магазина. Во избежание этого, увеличивают расстояние между гнездами, поэтому вместимость магазина /при одинаковом диаметре инструментов/ при работе по схеме 2 меньше, чем при работе по схеме 1.

В качестве приводов автооператоров используют механические и гидравлические устройства.

Технические возможности МС значительно расширяются путем применения сменных шпиндельных головок.

Специальные МС /выполненные в основном на базе агрегатных станков/, оснащенные такими головками используют в крупносерийном производстве; при этом увеличивается произ­водительность обработки при сохранении заданной номенклатуры изготавливаемых деталей. Многошпиндельнне головки 2 устанавливают в магазинном устройстве 1 или на по­воротном столе 1, заготовки 3 обрабатываются пооче­редно. Указанные МС оснащаются устройствами автомати­ческой смены шпиндельных головок.

Для сокращения времени загрузки заготовок и съема го­товых деталей в МС применяют: устройства для автоматической смены ПС; маятниковые столы; несколько поворотных столов, работающих одновременно и др. МС оснащенный сдвоенными поворотными столами 1 и 2. Загрузку разгрузку стола 1 осуществляют во время обработки (инструментом 3) заготовки на столе 2. Иногда один из столов оснащают механизмом периодического поворота, обеспечи­вающим последовательную обработку заготовок с нескольких сторон; при этом второй стол может поворачиваться непрерыв­но для обработки цилиндрических и сложных криволинейных поверхностей. В то время, когда ПС с закрепленной на нем заготовкой расположен на рабочей позиции 2, второй ПС загружается новой заготовкой на позиции 1. После окончательной обработки ПС с позиции 2 автоматически перемещается гидроцилиндром 4 в позицию 3 разгрузки, а на позицию 2 поступает ПС с позиции 1. Затем «маятниковое движение» ПС повторяется.

В целях уменьшения влияния тепловых деформаций на точность обработки МС оснащают системами стабилизации температуры смазочного материала.

Дата добавления: 2014-01-06