Токарные станки с ЧПУ. Приспособления и инструмент.
Токарные станки с программным управлением составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ, хотя токарные станки стали оснащать устройствами ЧПУ позже, чем сверлильные и фрезерные. Причина состояла в том, что токарная группа была в значительной степени автоматизирована вследствие использования в серийном производстве токарно-револьверных станков, токарно-копировальных и многорезцовых полуавтоматов, а в массовом производстве – автоматов. Кроме того, в токарных станках раньше, чем в других группах начали применять системы ЦПУ.
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 и способам закрепления используемых инструментов – на суппорте, в револьверной головке, в магазине инструментов; г) по виду выполняемых работ – на центровые, патронные, патронно-центровые, прутковые.
Центровые станки служат для обработки заготовок типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. Они могут иметь как традиционные горизонтальные, так и наклонные направляющие. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе.
Патронные станки предназначены для обтачивания, 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 этому типу станков относятся токарные патронные полуавтоматы в горизонтальном и вертикальном исполнении, токарно-револьверные полуавтоматы, лобовые токарные полуавтоматы.
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 патронно-центровых станков обеспечивает нарезание наружной и внутренней резьбы резцом.
Карусельные станки применяют для обработки заготовок корпусов турбин, грузоподъёмных машин, оснований станков и других подобных деталей.
Токарные станки с ЧПУ по компоновке и конструкции очень разнообразны и значительно отличаются от токарных станков без программного управления. Для токарных станков без ЧПУ наиболее рациональной является горизонтальная компоновка, так как зона резания должна быть приближена к рабочему. Для станков с программным управлением, где это требование несущественно, чаще используют вертикальную или круто наклонную компоновку. Преимущества такой компоновки: легкость схода стружки и её удаления из рабочей зоны, возможность оснащения станка загрузочными устройствами любых типов, свободный доступ к инструменту и приспособлению, уменьшение площади, занимаемой станком.
Токарные станки с программным управлением оснащаются револьверными головками или магазинами инструментов. Револьверные головки бывают четырёх- двенадцатипозиционные, причём на каждой позиции может устанавливаться по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней, наклонно. При установке на станке двух револьверных головок в одной из них закрепляют инструменты для наружной обработки, в другой – для внутренней. Такие головки могут располагаться соосно относительно друг друга или иметь разное расположение осей. Индексирование револьверных головок производится, как правило, путём применения закалённых и шлифованных плоскозубчатых торцовых муфт, которые обеспечивают высокую точность и жёсткость индексирования головки. В пазы револьверных головок устанавливают сменные взаимозаменяемые инструментальные блоки, которые налаживают на размер вне станка на специальных приборах, что значительно повышает производительность и точность обработки.
| Магазины инструментов (вместимостью 8-20 инструментов) применяют реже, так как практически для токарной обработки одной заготовки не требуется более 6-10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости, или при встройке станка в гибкий производственный модуль. Технологические возможности токарных станков могут расширяться за счёт обеспечения внецентрового сверления, фрезерования по контуру (т.е. программируется поворот шпинделя) и др. Приводы главного движения обычно выполняются на базе регулируемых двигателей постоянного и переменного тока, автоматически переключаемых коробок скоростей и клиноременных передач. Для повышения точности в шпиндельных механизмах устанавливают только прецизионные подшипники. Приводы подач состоят, как правило, из высокомоментных двигателей и винтовых пар качения, соединённых непосредственно или через зубчатую либо ремённозубчатую передачу. На ходовом винте устанавливается круговой датчик обратной связи. Скорость ускоренных перемещений составляет 5-10 м/мин. Токарные станки с ЧПУ отличаются высокой степенью автоматизации, по программе отрабатывается не только геометрическая информация по осям Х и Z, но и различные технологические команды: изменение частот |
вращения шпинделя, величин рабочих подач и вспомогательных перемещений, смена инструмента, включение и выключение механизмов стружкодробления и стружкоудаления, включение и выключение системы охлаждения, введение коррекции на
Назначение станка, условия производства и характеристики изготовляемых деталей выдвигают определенные требования к конструкции станков с ЧПУ. Необходимая точность обработки достигается на современных станках за счет применения в конструкциях беззазорных передач, жестких конструкций шпинделей, направляющих качения («танкеток») со стальными шлифованными направляющими, специальных приводов подач и главного движения, датчиков обратной связи, датчиков состояния и т. д. Повышенная производительность получается за счет повышения режимов резания, применения специальных устройств автоматической смены инструментов и заготовок, проведения измерений в процессе обработки или после обработки непосредственно на станке, используя специальные измерительные устройства, использования инструментов, предварительно настроенных вне станка, применения многошпиндельных головок и т. д. Удобство в обслуживании станка достигается за счет оперативного управления станком, цифровой индикации положения рабочих органов станка в каждый момент времени, использования автоматических заградительных устройств, отвода стружки из зоны обработки и т. д.
Конструкции станков с ЧПУ и их разновидности определяются видом производства, типом обрабатываемых деталей, точностью изготовления и др. Для автоматизации единичного и мелкосерийного производства, когда осуществляются переналадки оборудования после каждого изделия или неоднократно в течение смены, широко используются станки с относительно малой степенью автоматизации: универсальные станки с устройствами цифровой индикации и управления (УЦИУ), а также станки с оперативной системой числового программного управления, например вертикально-фрезерные станки с оперативным управлением мод. 6Т12Ф20-1 и 6Т13Ф20-1 (рис.1). На этих станках, снабженных поворотным круглым столом, делительной головкой и другими приспособлениями, можно обрабатывать детали сложной конфигурации, имеющие вертикальные и горизонтальные плоскости, пазы, уступы и т. п., осуществлять несложные сверлильные и расточные работы.
Для управления станком применяется УЦИУ «Люмо-61», работающие с датчиками измерения — фотоимпульсными измерительными преобразователями с дискретностью 10 мкм. При программировании у станка в запоминающее устройство
Токарные станки с оперативной системой управления выпускаются двух типоразмеров и нескольких модификаций — мод. 16Б16Т1 (16Б16Т1.01) и мод. 16К20Т1 (16К20Т1.01 и 16К20Т1.02). Станки предназначены для серийного, мелкосерийного и единичного производства для всех видов токарной обработки. Общий вид станка мод. 16Б16Т1 показан на рис.2. Станки имеют оперативную систему числового программного управления с пультом «Электроника НЦ-31». УЧПУ «Электроника НЦ-31» обеспечивает оперативный ввод УП, редактирование с клавиатуры пульта непосредственно на рабочем месте и управление станком. Ввод программы может производиться также с кассеты внешней памяти.
Устройство ЧПУ обеспечивает контурное управление по двум координатам одновременно (следящими приводами):
Рис. 2 .общий вид станка 16Б16Т1
с линейной и круговой интерполяцией. В память УЧПУ введены стандартные рабочие циклы: точение конусов, обработка любых дуг окружностей, нарезание резьбы, продольное и поперечное точение с разделением величины припуска и т. д. Такие циклы упрощают работу оператора и уменьшают время ввода программы в память устройства.
На станке 16Б16Т1 УЧПУ располагается сзади станка (справа) на стойке с панелью управления на уровне лица оператора, а на станке 16К20Т1 оно вмонтировано на суппорте станка. В этих моделях станков используется бесступенчатое регулирование продольных и поперечных подач от высокомоментиых двигателей М2 и МЗ (рис. 3) постоянного тока с фотоимпульсными датчиками обратной связи 'Д. На станках мод. 16К20Т1 в качестве привода главного движения используется двигатель постоянного тока с тиристорным преобразователем бесступенчатого регулирования в двух диапазонах. Инструменты закрепляются в автоматическом шестипозиционном резцедержателе. На станках мод. 16Б16Т1 используются двухскоростные реверсируемые асинхронные электродвигатели в сочетании с автоматической коробкой скоростей и механическим перебором, которая обеспечивает программированное переключение 12 ступеней частот вращения шпинделя в каждом из двух диапазонов. Инструменты на этих станках закрепляются в двух однопозиционных быстросменных резцедержателях (заднем и переднем).
Для среднесерийного производства, в котором станки могут неоднократно переналаживаться (например, до 20 раз в течение недели), находят широкое применение станки с ЧПУ с универсальной системой управления (т. е. с подготовкой УП у станка или с помощью ЭВМ). Станки, как правило, имеют
Рис.3. Кинематическая схема станка мод. 16К20Т102
устройства автоматической смены инструмента и возможность встраиваться в роботизированные станочные комплексы. К таким станкам относятся патрошю-центровые токарные станки мод. 1725РФЗ, 1730РФЗ, 1740РФЗ и РТ724ФЗ, которые имеют
Рис. 4. Токарный патронно-центровой станок мод.1725РФЗ:
1—шпиндель; 2 — инструментальный магазин; 3 — привод поперечной подачи; 4 — привод поворота магазина; 5 — привод продольной подачи; 6 — шнековый транспортер; 7—кронштейн люнета; 8 — деталь; 9—привод главного движения; 10—пульт УЧПУ; II—защитная дверца
похожую компоновку (рис. 4). Станки предназначены для выполнения всех видов токарной обработки деталей сложной конфигурации в патроне или в центрах.
В отличие от токарных станков обычной компоновки с горизонтальными направляющими на этих станках используются наклонные направляющие, которые обеспечивают удобный доступ к инструментам: облегчается установка заготовки и создаются хорошие условия схода и уборки стружки. Высокая жесткость конструкции, большая мощность (25...30 кВт) главного привода и высокая частота вращения шпинделя (до 2500 мин"1) позволяют производить черновую и чистовую обработку заготовки за один установ различными инструментами. На станках используются приводы главного движения и подач бесступенчатого регулирования с двигателями постоянного тока.
Автоматическая смена инструмента осуществляется с помощью двенадцатипозиционной инструментальной головки. Для обработки нежестких деталей предусмотрен кронштейн, на котором устанавливают быстросменный автоматический люнет. Задняя бабка и кронштейн люнета оборудованы автоматическим приводом, что позволяет после обработки детали в центрах, зажав правый конец детали люнетом и отведя заднюю бабку, осуществлять обработку отверстия.
Для удаления стружки имеется шнековый транспортер. Устройства ЧПУ на поворотном кронштейне программируемого типа НЦ 80-31 или 2С42 обеспечивают получение изделий заданных размеров и конфигурации по двум координатам, а также выполнение технологических команд: выбор частоты и направления вращения шпинделя, подачи суппорта; смену инструмента; подвод и зажим люнета; включение ускоренных перемещений; включение перемещения задней бабки, подача СОЖ и т. д. Имеется возможность оперативного управления станком. Защита оператора УЧПУ и окружающей среды от СОЖ обеспечивается специальными защитными дверцами со смотровыми стеклами.
На токарных станках такого типа при работе в условиях среднесерийного и серийного производства очень важно иметь возможность вовремя оценить износ инструмента. Для этой цели в подшипники шпинделя встраиваются специальные датчики, позволяющие на дисплее УЧПУ регистрировать усилие при резании. При достижении износа предельной величины (эта величина, вводится в память УЧПУ) происходит автоматическая смена инструмента.
Основные тенденции в области создания станков для обработки тел вращения: повышение мощности станков до 30 кВт и выше; увеличение частоты вращения шпинделя до 8000 мин"1; повышение степени автоматизации загрузочно-разгрузочных работ; применение осевого инструмента для выполнения фрезерования.
Цикловое программное управление.
Для управления станков в серийном производстве применяется еще один вид управления—цикловой, который условно относят к числовому программному управлению. В этом
случае частично или полностью программируется цикл работы станка (режим обработки, смена инструмента), а перемещения рабочих органов не программируются, они обеспечиваются посредством предварительно настраиваемых путевых выключателей, упоров, барабанов. Программа работы этих станков задается посредством штекерных панелей, панелей переключателей. Иногда программа вводится от устройства управления или от программируемого командоаппарата (см. § 23.4). При обозначении модели станка с цикловым управлением в конце ставится индекс Ц, например 1А34Ц, 6А12Ц.
механизмов и устройств. Схема такого комплекса в общем виде показана на
В программируемых устройствах ЧПУ (типа СNС) функции расшифровки данных, ввода в память, запоминания в буферной памяти, сравнивания, вычисления, интерполирования и другие передаются ЭВМ, которую вводят в УЧПУ (эти функции ранее выполнялись аппаратным путем).
Программируемые УЧПУ можно разделить на два вида. В устройствах первого вида алгоритмы управления задаются в основном при изготовлении. В таких устройствах управление осуществляется без изменения аппаратной части, посредством программно-математического обеспечения. В устройствах второго вида управляющие алгоритмы программируются. Микропроцессор с введенной в него программой может как угодно изменять содержание памяти для осуществления функций управления. Появляется возможность использования таких устройств для управления различными станками, промышленными роботами и измерительными системами. Один из показателей программируемых УЧПУ — объем памяти, которая определяется количеством информации, запоминаемой в ней, и выражается в тысячах единиц двоичной информации (Кбит) или тысячах байтов (Кбайт).
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1674; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!