Особенности токарных станков с ЧПУ

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 14Следующая ⇒

Токарные станки с ЧПУ получили самое широкое распространение. В настоящее время они также становятся многоцелевыми, для чего имеют разнообразное конструктивное исполнение, в том числе с применением в своей конструкции контршпинделя и инструментальной револьверной головки с приводами вращения режущего инструмента.

Токарные станки с ЧПУ классифицируются:

- по расположению оси шпинделя – горизонтальные и вертикальные;

- по расположению направляющих – горизонтальные, вертикальные и наклонные;

- по организации инструментальной системы – с одним или несколькими суппортами, с револьверной головкой, с суппортом и револьверной головкой, с суппортом и инструментальным магазином и т. п.;

- по виду выполняемых работ – центровые, патронные, патронно-центровые, карусельные.

При этом центровые станки предназначены для обработки валов по их наружным цилиндрическим, торцовым, коническим и фасонным поверхностям, а также для нарезания резьб.

Патронные токарные станки с ЧПУ станки предназначены для обработки деталей типа дисков, фланцев, втулок, в которых наряду с наружными и торцовыми поверхностями, обрабатываются внутренние поверхности растачиванием, сверлением, зенкерованием, развертыванием, а также нарезается внутренняя резьба резцом или метчиком.

Патронно-центровые станки обладают широким спектром технологических возможностей, характерным для центровых и патронных станков.

Карусельные токарные станки с ЧПУ предназначены для обработки фланцев, дисков, втулок, корпусов преимущественно больших размеров.

Современные токарные станки с ЧПУ применяются для обработки наружных и внутренних заготовок и деталей типа тел вращения. На токарных станках с ЧПУ производят следующие токарные работы: точение, отрезка и торцевание, сверление, нарезание резьбы, растачивания отверстий, а также на токарно-фрезерных станках с ЧПУ (токарных обрабатывающих центрах) фрезерование, гравирование, маркировка и т. д.

Токарные станки с ЧПУ по сравнению с обычными универсальными станками имеют более широкие технологические возможности:

- мощный привод главного движения до 20–40 кВт и более;

- бесступенчатый привод движения подачи с очень широкими пределами регулирования величины подачи;

- большинство станков имеет скорость установочных перемещений суппорта 4, 8 м/мин, что позволяет максимально сократить время холостых перемещений суппорта;

- высокая точность изготовления и повышенная жесткость по сравнению с обычными станками аналогичного назначения;

- наличие развитых инструментальных систем (револьверных головок) с числом инструментов до 12–15 штук и более;

- применение механизмов для автоматического удаления стружки.

Главным преимуществом токарных станков с ЧПУ является более высокий уровень автоматизации производства. Случаи вмешательства наладчика в процесс изготовления детали сведены к минимуму, достаточно визуального контроля оператора. Они могут работать практически автономно, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством. При этом главной задачей оператора являются подготовительно-заключительные операции: установка и снятие детали, когда один рабочий может обслуживать сразу несколько.

Технологическая «гибкость» является вторым преимуществом токарных станков с ЧПУ. Это значит, что для обработки разных типов деталей нужно всего лишь заменить программу и комплект инструментов. А отлаженная может быть использована в любой момент и для любого количества циклов обработки, при этом появляется возможность обрабатывать такие детали, которые невозможно изготовить на обычном оборудовании.

Такие станки позволяют выполнять все виды обработки отверстий: сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание в один или несколько проходов, растачивание набором резцов, растачивание резцовыми головками отверстий большого диаметра, развертывание… Технологические возможности растачивания отверстий резко возрастают с применением плансуппортной головки с программируемым перемещением резца. В этом случае появляется возможность растачивания без замены инструмента ступенчатых отверстий, подрезания торцов, растачивания канавок и выточек, подрезания торцов с обратной стороны стенки заготовки, растачивания ступенчатых отверстий с внутренней стороны стенки заготовки, растачивания конических отверстий и отверстий других форм.

На станках можно обрабатывать всевозможные крепежные отверстия по разнообразным стандартным и постоянным циклам: сверление, цекование, нарезание резьбы, подрезка торцов бобышек, зенкерование и т. д. При этом близкое расположение отверстий не является препятствием для их обработки, в отличие от агрегатных станков.

Еще одним преимуществом токарных станков с ЧПУ перед универсальными токарными станками является более продолжительный срок наработки на отказ за счет введения в устройство станка системы централизованной смазки направляющих, а также за счет наличия шарико-винтовых передач (ШВП). Автоматическая подача СОЖ в зону резания продлевает срок службы металлорежущего инструмента.

Стоит отметить, что сама методика работы по программе на токарных станках с ЧПУ позволяет более точно предсказывать время обработки некоторой партии деталей и, соответственно, более полно загружать токарное оборудование, увеличивая коэффициент его использования.

Выпускаются также многооперационные станки, построенные на базе токарных станков и предназначенные для комплексной обработки (точения, фрезерования, сверления) деталей типа тел вращения. На многооперационных станках осуществляются почти все процессы обработки резанием: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы, фрезерование плоскостей и обработка более сложных криволинейных поверхностей.

В частности, ведутся всевозможные фрезерные работы: обработка плоскостей торцевыми фрезами, получение пазов концевыми фрезами, фрезерование дисковыми фрезами по контуру плоских и фасонных поверхностей, фрезерование внутренних платиков, приливов и поверхностей.

Возможна также последовательная обработка фрезерованием всех поверхностей, лежащих с одной стороны заготовки на разных уровнях, что полностью исключается при одной установке детали на продольно- и карусельно-фрезерных станках.

При изготовлении оборудования использует только высококачественное тонкостенное литьё. Многие новые станки на этапе разработки и проектирования проходят анализ по методу конечных элементов (FIA-Finite Element Analysis) с целью выявления зон, склонных к повышенным напряжениям и деформациям. Данный подход обеспечивает высокую жёсткость станка в целом, минимальные деформации под нагрузкой и отсутствие вибраций в процессе работы.

Токарные станки с ЧПУ стоят достаточно дорого и требуют больших затрат на установку и обслуживание, чем обычные станки. Тем не менее, их высокая производительность легко может перекрыть все затраты при грамотном использовании и соответствующих объемах производства.

Ниже, в виде примера, рассмотрим некоторые модели таких станков, которые могут быть рассмотрены и учтены нами.

Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной Т250 CNC. Этот станок (рис. 2.15) предназначен для выполнения черновой и чистовой токарной обработки, для выполнения операций тонкого и финишного точения, сверления, растачивания, чистовой обработки отверстий, нарезания резьбы, выполнения фрезерных операций при получении деталей различной конфигурации, с выполнением обработки различных элементов на внешних участках детали.

На станке при использовании соответствующего металлорежущего инструмента возможна обработка деталей как из алюминия и других низколегированных сплавов, так и из высокопрочных материалов высокой твёрдости, прошедших термическую обработку.

Данная модель комплектуется 8-и и 12-и позиционными револьверными головками, обладающие массивной конструкцией и большой жёсткостью, что позволяет работать на повышенных режимах и обрабатывать труднообрабатываемые материалы.

Литые чугунные элементы станины, шпиндельная бабка, суппорты и стол имеют демпфирующий запас, более чем в 10 раз превосходящий сварные конструкции.

Рис. 2.15. Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной модели Т250

Техническая характеристика станка модели Т250.

1. Максимальный диаметр обработки над станиной, мм 550

2. Максимальный диаметр над суппортом, мм 330

3. Максимальный диаметр обработки, мм 350

4. Ход по оси X, мм 220

5. Ход по оси Z (максимальная длина), мм 550

6. Угол наклона суппорта, град. 45

7. Высота центра (над полом), мм 950

8. Диаметр патрона, мм 210; 254

9. Тип патрона гидравлика

10. Диаметр отверстия шпинделя, мм 62

11. Максимальный диаметр прутка, мм 52

12. Двигатель шпинделя Fanuc 2/7000

13. Мощность главного двигателя, кВт 15

14. Быстрый ход по осям X, Z, мм X12, Z20

15. Диаметр шариковой винтовой пары, мм 32

16. Количество инструментов, шт. 12 и 8

17. Диаметр инструмента с цилиндрическим хвостовиком, мм 40

18. Ход инструмента под центром шпинделя, мм 27

19. Диаметр инструментального диска, мм 410; 318

20. Сечение резца, мм 25x25

21. Ход пиноли, мм 125

22. Максимальное усилие на пиноль, Н 10070

23. Занимаемая площадь, м²42

24. Вес станка, кг 4700

Шпиндельная бабка имеет термически стабилизированную конструкцию с ребрами охлаждения, что исключает температурные деформации в течение длительных циклов обработки. Предварительно настроенный на заводе шпиндель, оснащённый прецизионными подшипниками P4 от таких известных фирм как SKF, NSK, FAG, имеют минимальное радиальное биение и осевой люфт, что в сочетании с высокой жёсткостью шпиндельной бабки позволяет достигать высоких скоростей вращения, отсутствия вибраций и прецизионной точности при обработке тяжёлых материалов.

Все шарико-винтовые передачи станка преднатянутого типа, что позволяют исключить люфты, а также дают плавное преобразование крутящего момента в поступательное движение исполнительного механизма.

Рабочая зона станка полностью закрыта. Это обеспечивает защиту, как оператора, так и помещения от стружки и брызг СОЖ.

Станки T250 стандартно оснащаются системой ЧПУ FANUC 0i Mate-ТB, но могут быть установлены и системы FANUC 0i-TC, FANUC 18i-MB, Heidenhain TNC425M или Siemens 802D. В качестве исполнительных приводов используются цифровые привода серии FANUC Power Mate i-MODEL D. Система подготовки управляющих программ реализована на базе персонального компьютера, представляет собой WINDOWS-приложение и поэтому работает независимо.

Прецизионный токарный станок серии PD. Фирма-производитель: SPINNER Werkzeugmaschinenfabrik GmbH (версия: PD-3-01/04-840D).

Данный станок с ЧПУ (рис. 2.16) предназначен для применения в приборостроительном и в машиностроительном производствах при проведении опытно-экспериментальных работ в условиях мелко- и среднесерийного выпуска продукции. На таких станках может производиться обработка высокоточных и сложнопрофильных деталей. Они отвечают требованиям по точности размеров и чистоте поверхности обрабатываемых деталей малых и средних габаритов.

Станок существует в различных исполнениях – от наиболее простого для чистовой обработки до полностью автоматизированного токарного модуля. Он комплектуется современной системой числового программного управления (SINUMERIK 840D фирмы Siemens), обеспечивающей возможность эффективной обработки при величине партии деталей от одной штуки и отличается потребностью в небольшой занимаемой площади.

Общий вид станка без ограждений. Более подробные сведения по станку содержатся в отдельном учебном пособии авторов.

Рис. 2.16. Прецизионный токарный станок с ЧПУ серии PD (защитное ограждение условно не показано)

Двухшпиндельный токарный центр с ЧПУ модели T200. 2S CNC Fanuc 0i-Mate TB. Это точный, мощный, многофункциональный двухшпиндельный токарный станок с ЧПУ, наклонной станиной и двумя шпинделями. Его общий вид дан на рис. 2.17.

Станок предназначен для выполнения широкого диапазона токарных и фрезерных операций на деталях типа тел вращения с двух торцов деталей в серийном производстве. Ему свойственны такие качества, как высокая производительность обработки и скорость, стабильность размеров, получаемых при обработке любых материалов и др.

Техническая характеристика станка модели T200. 2S.

1. Наклон каретки, град. 45

2. Диаметр обработки над суппортом, мм 250

3. Максимальный диаметр обработки, мм 450

4. Максимальная длина обработки (ход контршпинделя), мм 600 (470)

5. Максимальные обороты шпинделя, об/мин 4500

6. Мощность двигателя шпинделя (контршпинделя), кВт 18 (11)

7. Диаметр патрона шпинделя (контршпинделя), мм 190 (135)

8. Максимальный диаметр обработки прутков шпинделя, мм 52

9. Конус шпинделя (контршпинделя) А2-6 (А2-4)

10. Внутренний диаметр шпинделя (контршпинделя), мм 62 (42)

11. Зажим шпинделей гидравлика

12. Диаметр инструмента с цилиндрическим хвостовиком, мм 32

13. Максимальные обороты приводных инструментов, об/мин 3000

14. Размер сечения резца, 8 позиций, мм 20x20

15. Диапазон перемещений револьверной головки X, Z, мм 175; 310

16. Быстрый ход по осям, м/мин 20

17. Рабочие подачи, мм./мин 500

18. Мощность серводвигателей двигателей по осям, кВт 2, 2

19. Ось С с индексацией шпинделя и контршпинделя, град. 0, 001

20. Точность позиционирования, мм ± 0, 006

21. Точность повторного позиционирования, мм ± 0, 002

22. Система ЧПУ Fanuc

23. Габариты, мм 3209x1621x1916

24. Вес станка, кг 3800

Линейные направляющие по осям X, Z обеспечивают быстрые и точные перемещения. Точные шарико-винтовые передачи с предварительным натягом обеспечивают минимальный люфт, высокую точность позиционирования и долговечность. Токарные станки комплектуются 8-и позиционными револьверными головками VDI3425, обладающие массивной конструкцией и большой жёсткостью, что позволяет работать на повышенных режимах, избегая при этом возникновения вредных деформаций и различного рода вибраций.

Рис. 2.17. Двухшпиндельный токарный центр с ЧПУ модели T200.2S CNC Fanuc 0i-Mate TB

Дополнительно токарный центр может оснащаться револьверной головкой Baruffaldi TBMA с приводным инструментом позволяющая вести фрезерование и сверление по оси и радиусу, наличие оси С на обоих шпинделях позволяет производить надпись-маркировку детали с помощью фрезы. Обрабатывающий центр T200.2S стандартно оснащаются системой ЧПУ FANUC 0i Mate-ТB, но пожеланию клиента можно установить и системы FANUC 0i-TC, FANUC 18i-MB, Heidenhain TNC425M, Siemens 802D.

Токарные центры ABX51THY/64THY. Токарные центры моделей ABX-51THY/64THY оснащены 2-мя шпинделями, 3-мя револьверными головками и имеют 3 управляемые оси перемещения. Связь в широком диапазоне значений между основным движением и поворотом револьверной головки позволяет максимально повысить эффективность производства. Станок оснащен устройством для установки инструмента и программируемыми конвейером и накопителем деталей. Данная модель имеет систему ЧПУ FANUC Fanuc 0i-TD. Одновременная обработка двумя инструментальными головками на обоих шпинделях легко позволяет получить изделие за один проход.

Внешний вид станка приведен на рис. 2.18. В качестве примера ниже дана техническая характеристика токарного центра модели ABX-64THY

Рис. 2.18. Токарный центр ABX-51THY/64THY

Техническая характеристика токарного центра ABX-51THY/64THY

1. Максимальный диаметр обработки над суппортом, мм
2. Максимальный диаметр обработки над станиной, мм
3. Наибольший диаметр прутка, мм
4. Тип патрона	гидравлика
5. Диапазон скорости вращения шпинделей, об/мин	40…4000
6. Мощность двигателя шпинделя, кВт
7. Величина перемещения, мм
8. Скорость перемещения шпинделя, м/мин
9. Число позиций револьверной головки, шт
10. Размер хвостовика инструмента, мм	20х20
11. Диаметр хвостовика сверла, мм
12. Максимальное перемещение, мм
13. Скорости подачи, м/мин
14. Максимальное количество инструмента
15. Мощность двигателя револьверной головки, кВт	4, 5
16. Диапазон скорости вращения инструмента, об/мин	60…6000
17. Высота станка, мм
18. Занимаемая площадь, м²	5, 2
19. Вес станка, кг

Вертикальные токарные центры. Находят широкое практическое применение токарные станки с ЧПУ, которые имеют вертикальное расположение оси шпинделя и также представляют собой вертикальный токарный центр. Пример такого станка приведен на рис. 2.19.

Рис. 2.19. Вертикальный токарный центр серии BLUETURN 250

Он снабжен конвейером цепного типа для подачи деталей массой до 20 кг. Станина цельнолитая, жесткая, с тремя виброопорами. Возможны большие скорости ускоренных перемещений: по оси X до 60 м/мин; по оси Z до 30 м/мин, при ускорениях до 4–6 м/с². В роликовые направляющие встроены магнитно-электронные линейки контроля позиционирования. Револьверная инструментальная головка 12-ти позиционная с гидравлическим зажимом инструмента. Могут устанавливаться сменные блоки инструментов, которые снабжаются приводом вращения. Имеется система фиксации шпинделя по углу поворота. Это повышает удобство автоматической смены кулачков патрона. Управление станком производится от ЧПУ Fanuc 21i-TB или Siemens 840 D.

Ограничившись приведенными сведениями о токарных станках, перейдем к многоцелевым станкам для обработки корпусных деталей.

2.5.2. Особенности многооперационных станков (обрабатывающих центров)

Учитывая важность, прогрессивность и наиболее широкое применение этих станков в современном производстве, следует остановиться на их технологических возможностях более подробно. Ниже приводятся примеры конструктивного исполнения указанных станков, дается специфика конструктивного исполнения их основных узлов.

Обрабатывающий центр представляет собой высокоавтоматизированный станок с программным управлением, дополнительно снабженный специальным инструментальным магазином для хранения комплекта режущего инструмента и устройством его автоматической замены в процессе обработки детали.

Характерными особенностями многоцелевых станков являются:

- высокая концентрация производимых на них технологических переходов (черновая, получистовая и чистовая обработка сложных деталей, в том числе точение, растачивание, фрезерование, сверление, зенкерование, развертывание, нарезание резьб и др.);

- оснащенность большим числом режущих инструментов;

- высокая точность(6-7-й квалитеты) выполнения чистовых операций;

- оснащенность устройствами для автоматической смены заготовок, предварительно закрепленных на приспособлениях-спутниках.

Многоцелевые станки оснащаются контурными ЧПУ, имеют широкий диапазон бесступенчатого регулирования частоты вращения шпинделя и подач, а также высокие скорости быстрых перемещений. Эти станки отличаются высокой жесткостью, точностью и надежностью.

С помощью системы программного управления на этих станках осуществляются автоматические перемещения заготовки вдоль трех координатных осей и ее вращение вокруг вертикальной оси поворотного стола. В ряде случаев обрабатывающие центры снабжаются глобусным столом (см. ниже), имеющим не только вертикальную, но и горизонтальную ось вращения, что дает возможность осуществлять обработку сложных корпусных заготовок с разных сторон и под различными углами с одного установа. Имеются конструкции обрабатывающих центров, позволяющие устанавливать ось шпинделя в соответствии с заданной программой, горизонтально, вертикально или наклонно (под любым углом наклона, указанным в чертеже детали).

Программное управление станка обеспечивает необходимое изменение скорости вращения шпинделя, рабочей подачи и скоростей холостых перемещений, а также включение и выключение подачи смазочно-охлаждающих технологических средств, а также других устройств и органов станка.

Запасной режущий инструмент помещается в специальных инструментальных магазинах большой емкости, что дает возможность, в соответствии с управляющей программой, автоматически устанавливать в шпинделе станка практически любой инструмент, требуемый для обработки соответствующей поверхности заготовки. Такая смена инструмента станка регламентируется по времени и обычно производится за 2 – 6 секунд.

На некоторых обрабатывающих центрах вместо смены инструмента в рабочем шпинделе производится замена самих шпинделей со вставленными в них инструментами. В этих станках находят широкое применение сменные шпиндельные головки (см. ниже).

На обрабатывающих центрах осуществляются почти все процессы обработки резанием: сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы, а также фрезерование плоскостей и сложных контуров. Непрерывное программное управление всеми движениями станка (в том числе поворотного стола) и автоматическая смена большого количества режущих инструментов обеспечивают в некоторых моделях обрабатывающих центров до 500000 различных положений инструмента относительно обрабатываемой детали. Это позволяет осуществлять обработку самых сложных корпусных заготовок с одного установа со всех сторон, по всем поверхностям заготовок, кроме базовых, по которым производятся установка и закрепление заготовок. Все это способствует достижению наивысшей точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей (принцип постоянства баз).

Несмотря на разнообразие форм, размеров и требуемой точности различных поверхностей, их обработка производится на обрабатывающих центрах, как правило, окончательно. Исключением являются лишь некоторые доводочные операции (например, хонингование отверстий в блоках цилиндров двигателей и т. п.), которые пока еще выполняются на специальных станках.

Обрабатывающие центры выпускаются, как правило, с одним шпинделем или с револьверными шпиндельными головками, шпиндели которых работают поочередно. Существуют конструкции станков, имеющие головки с двумя шпинделями, индексируемыми при смене инструментов. В этом случае замена инструмента в одном из шпинделей производится во время работы другого, что сокращает потерю времени на смену инструмента на 2 – 3 секунды.

В некоторых конструкциях обрабатывающих центров имеется два различных шпинделя: oдин для тяжелых работ (обычно для фрезерования) и один – для легких и более точных. Однако во всех случаях обработки различных поверхностей заготовок ведется последовательно одним инструментом, сменяемым в соответствии с установленной программой, что несколько снижает производительность станков.

На обрабатывающих же центрах производительность обеспечивается путем резкого сокращения вспомогательного и подготовительно-заключительного времени путем интенсификации режимов резания. Автоматизация холостых перемещений и повышение их скорости до 10–15 м/мин, а также автоматизация смены заготовок на поворотном столе в специальной позиции и смены режущего инструмента, резко сокращают затраты вспомогательного времени и повышают долю машинного времени в общем балансе времени обработки.

Известно, что в условиях серийного и мелкосерийного производств доля машинного времени на традиционных станках не превышает 20–30 %. На станках с программным управлением она увеличивается до 50–60 %, а на обрабатывающих центрах даже достигает 80–90 %. Простои станка в процессе наладки сокращаются в среднем на 80 %.

Возможность быстрой замены затупившегося инструмента делает экономически целесообразной интенсификацию режимов резания, сокращая фактическую стойкость режущего инструмента до величины, достаточной для обработки наибольших по размерам поверхностей изделия.

При обработке заготовок на обрабатывающих центрах скорости резания могут быть повышены на 20–100%. Стабильность размеров деталей, получаемых на обрабатывающих центрах, позволяет сократить объем контрольных операций на 50–70 %.

Длительность смены заготовок, включая корпусные, значительно сокращается при использовании на обрабатывающих центрах сменных паллет, приспособлений-спутников, на которые заблаговременно (вне станка) устанавливают и закрепляют заготовки. Замена паллет с заготовками на станке часто производится автоматически, снижая до минимума его простои. В результате всего этого производительность изготовления деталей на обрабатывающих центрах в 4–10 раз превосходит производительность обработки на универсальных станках и один обрабатывающий центр может фактически заменить четыре, пять и более станков традиционного исполнения.

Важнейшим преимуществом рассматриваемых станков являются простота наладки и переналадки на обработку других деталей, отсутствие необходимости создания сложной и дорогостоящей технологической оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и т. п.). Это обеспечивает гибкость и мобильность процесса производства, позволяет применять обрабатывающие центры в условиях мелкосерийного и даже единичного производств.

Несмотря на относительно высокую стоимость обрабатывающих центров (при правильном их использовании и полной загрузке в две или три смены), они окупаются в срок до двух лет. Этому способствует значительное снижение затрат на технологическую оснастку, сокращение брака, уменьшение требуемого количества станков с соответствующим сокращением производственных площадей, числа операций и общей длительности производственного цикла, а также сокращение объемов незавершенного производства и потребности в складских помещениях. До появления обрабатывающих центров металлорежущие станки создавались применительно к конкретному виду обработки, основанному на вполне определенном процессе резания (обработка токарная, сверлильная, фрезерная, строгальная и т. п. операции). Этот принцип сохранялся при конструировании любых станков: универсальных, с программным управлением, многорезцовых и автоматов или автоматических линий. Соответственно этому технологические процессы проектировались по принципу дифференциации, с большим количеством операций, для выполнения которых технолог выбирал наиболее подходящие станки.

В отличие от этого, обрабатывающие центры предназначаются почти для всех необходимых видов обработки различных заготовок и отличаются друг от друга не процессами резания, а лишь степенью сложности, точностью, размерами и технологическими возможностями.

Наиболее сложные и технически совершенные обрабатывающие центры пригодны для изготовления деталей любой формы и любой степени сложности, однако высокая стоимость делает нерентабельным их использование при производстве простых и дешевых деталей.

При работе на обрабатывающих центрах для сокращения машинного времени могут применяться более высокие скорости резания и подачи. Частота вращения шпинделя изменяется в широких пределах от 60 до 3200 об/мин, а в эксклюзивных моделях – до 60000 об/мин. Предусмотрено бесступенчатое регулирование подачи от 0, 1 до 3000 мм/мин.

При обработке корпусных заготовок большое значение имеет сокращение вспомогательного времени. Для этого применяется автоматическое перемещение стола, салазок, шпиндельной бабки, пиноли по трем координатам со скоростью 4000–5000 мм/мин, что соответствует перемещению заготовки за 1 секунду на 60–70 мм.

Автоматическая смена инструмента выполняется всего за 2–6 секунд (включая время изменения частоты вращения и подачи, связанное со сменой инструмента). На таких станках предусматривается автоматическое управление переходом с ускоренного перемещения на замедленное при подходе к требуемой точке траектории, а также возможность чередования быстрой и рабочей подач перемещаемых органов станка.

Применяются также автоматическое управление стандартными циклами обработки и автоматическое исполнение различных функций работы станка. Единственным видом работы, выполняемым на большинстве обрабатывающих центров вручную, остается установка и закрепление заготовок в приспособлении станка.

Технологические возможности обрабатывающих центров чрезвычайно широки. Они могут выполнять все виды работ, необходимых при обработке корпусных заготовок. В частности, на обрабатывающих центрах успешно выполняются всевозможные виды фрезерных работ различными конструкциями фрез: фрезерование плоскостей торцовыми фрезами; фрезерование пазов концевыми фрезами; фрезерование дисковыми фрезами; фрезерование по контуру плоских и фасонных поверхностей, фрезерование внутренних платиков, приливов и других поверхностей.

На таких станках возможно последовательное фрезерование всех поверхностей, расположенных с одной стороны заготовки на разных уровнях, что невозможно выполнить при одном установе заготовки на продольно- и карусельно-фрезерных станках.

На обрабатывающих центрах выполняются все виды работ, необходимые при обработке отверстий, в частности: сверление по различным циклам обработки, рассверливание, зенкерование и круговое фрезерование литых и предварительно обработанных отверстий, растачивание, последовательное растачивание в несколько проходов, растачивание набором резцов, установленных в одной расточной борштанге, растачивание резцовыми головками отверстий большого диаметра, а также развертывание.

Технологические возможности растачивания отверстий резко возрастают с применением плансуппортной головки, радиальное перемещение резца у которой программируется по заданному циклу. В этом случае возможно растачивание без смены инструмента ступенчатых отверстий, канавок и выточек, ступенчатых отверстий с внутренней стороны стенки заготовки, конических отверстий и других форм, подрезание торцов, а также торца с противоположной стороны стенки заготовки. На станках выполнима обработка всевозможных крепежных отверстий по разнообразным циклам обработки: сверление, цекование, нарезание резьбы, подрезание торцов бобышек, зенкерование и др. При этом близкое расположение отверстий не является препятствием.

По точности исполнения некоторые обрабатывающие центры близки к координатно-расточным станкам, поэтому на них выполняется тонкое растачивание отверстий, обеспечивающее точность по IT6 и IT7 при шероховатости поверхности для чугуна в пределах Rz = 3…10 мкм.

Многоцелевые станки предназначены для обработки деталей из различных марок сталей, чугуна, цветных сплавов, алюминия, магния и других материалов. При этом для сокращения машинного времени в них предусматривается более высокие скорости резания и подачи, чем в универсальных станках.

Необходимость достижения высокой точности и малой шероховатости изготавливаемых деталей определила развитие приводов позиционирования и малых подач, регулируемых приводов постоянного тока, гидравлических и тиристорных приводов широкого диапазона; совершенствования системы направляющих подвижных узлов (использования направляющих качения, гидравлических направляющих, направляющих скольжения с полимерными накладками); применение винтовых пар качения вместо пар скольжения. Всё это привело к сокращению времени позиционировании и снижению его погрешности до величин порядка 0, 005 мм. Несмотря на большое разнообразие форм, размеров и требований к точности и качеству, обработка поверхностей на многоцелевых станках, как правило, выполняется окончательной.

Как уже упоминалось, только две вспомогательные операции требуют ручного труда – это установка (закрепление) и снятие готовой детали. Здесь уместно проанализировать целесообразность применения для выполнения этих вспомогательных операций промышленных роботов. Особенно успешное их использование отмечается для простых по форме деталей с повторяющимися размерами базовых поверхностей под захватное устройство робота.

Для снижения потерь времени, связанных с ручной фазой работы, многие многоцелевые станки оснащаются двумя и более сменными столами. Пока на одном столе ведется обработка очередной детали, со второго стола снимается готовая деталь и на её место устанавливается следующая заготовка. Таким образом, происходит совмещение вспомогательного ручного и машинного времени. Для того чтобы ввести новую заготовку в рабочую зону после обработки предыдущей, требуется всего лишь несколько секунд.

Многоцелевые станки пригодны для изготовления любых деталей, однако высокая стоимость делает нерентабельным их использование при производстве простых деталей. Чем сложнее детали, чем больше операций и переходов содержит технологический процесс, тем эффективнее применение этих станков. Они характеризуются наиболее высоким уровнем автоматизации и производительности, более высокими требованиями к точности изготовления их деталей, сборочных единиц, к системе управления, чем это имеет место по отношению к универсальным станкам.

Можно считать, что производительность в сравнении с универсальными станками увеличивается в среднем в 3–4 раза. Большая эффективность получается при обработке более сложных деталей, требующих повышенной точности. Повышение точности достигается в результате устранения перебазировании деталей и обработке связанных между собой поверхностей жесткими допусками положение от одной базы и одного программоносителя. Повышается мобильность производства при переходе от обработки одних деталей к другим, что важно для мелкосерийного производства.

Станки с ЧПУ в значительной степени отличаются друг от друга конструктивным исполнением, техническими характеристиками, а также компоновкой узлов и механизмов. По характеру преобладающих технологических переходов и соответственно по разновидностям главного движения многоцелевые станки можно разделить на три большие группы:

- фрезерно-сверлильно-расточные, с главным движением – вращением инструмента и компоновкой, аналогичной фрезерным (консольным и бесконсольным), сверлильным, горизонтально-расточным;

- токарно-сверлильные, токарно-сверлильно-фрезерные с главным движением – вращением обрабатываемой детали при компоновке, приближающейся к компоновке станков токарной группы;

- станки с широким использованием различных видов обработки (включая строгание) и с совершенно оригинальной компоновкой узлов.

Встречаются многоцелевые станки (МС), скомпонованные как агрегатные станки, а также станки, состоящие из узлов, характерных для универсальных станков. В зависимости от расположения шпинделя, они подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Далее приведем в виде рис. 2.20 различные компоновочные решения многооперационных станков.

На нем обозначено: 1 – стойка; 2 – шпиндельная бабка; 3 – станина; 4; 7 – салазки; 5; 6 и 8 – столы; 9 – шпиндель; 10 – бабка изделия; 11 – портал; 12 – плита; 13 – поперечина.

Компоновка многоцелевого станка (МС) в значительной степени определяется его размерами. На крупных вертикальных станках массивная шпиндельная головка может вызывать перекос шпинделя, приводящий к потере точности и появлению вибраций при обработке деталей.

По характеру компоновки МС делятся на горизонтальные и вертикальные, в зависимости от расположения оси шпинделя. На рис. 2.20 а, б, в показаны горизонтальные МС для обработки заготовок корпусных деталей и приведено расположение управляемых координатных осей.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒