Назначение и использование станков с ЧПУ - файл n1.docx

приобрести
Назначение и использование станков с ЧПУ
скачать (76.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx80kb.14.12.2009 11:03скачать

n1.docx

Содержание


Введение

4

1

Общие сведения о станках с ЧПУ и ЦПУ

5

2

Конструктивные особенности станков с ЧПУ

7

3

Назначение, классификация и область применения станков с ЧПУ.







3.1Токарные станки с ЧПУ

11




3.2 Фрезерные станки с ЧПУ

15




3.3 Сверлильные станки с ЧПУ

16




3.4 Шлифовальные станки с ЧПУ

18




3.5 Многоцелевые станки с ЧПУ

20

Заключение

23

Список литературы

24


Введение

Целью данного реферата является анализ назначения и областей применения станков с числовым программным управлением.

Для металлорежущего оборудования, выпускаемого в настоящее время, характерно быстрое расширение сферы применения числового программного управления с использованием микропроцессорной техники. Особое значение приобретает создание гибких производственных систем, благодаря неограниченным возможностям которых без участия оператора можно выполнять функции управления технологическими процессами, профилактической диагностики, самоподналадки для поддержания регламентированных параметров процессов обработки, управления контрольно-измерительными, загрузочно-разгрузочными, транспортными и другими вспомогательными операциями, а также осуществлять автоматизированное планирование и учет загрузки оборудования.

Металлорежущие станки с программным управлением представляют собой разнообразную и наиболее совершенную группу машин, в которой широко используют средства автоматики и электроники, электрические, механические, гидравлические, пневматические и другие устройства. Программное управление станками за сравнительно короткий срок бурно развивалось и стало основным направлением автоматизации металлообработки. Оно обеспечивает возможность более быстрой переналадки станка, чем в случае, когда на автоматизированном станке требуется замена кулачков или копиров, перестановка упоров и конечных выключателей и пр. В принципе кулачковые автоматы, копировальные станки и тому подобные автоматы тоже являются программными, однако их переналадка сложна. Поэтому станки с такими системами автоматического управления выгодно использовать лишь в массовом и крупносерийном производстве.

Основное отличие и преимущество станков с программным управлением заключаются в простоте переналадки, что дает возможность создавать экономически выгодные системы автоматизации для мелкосерийного и единичного производства.

1 Общие сведения о станках с ЧПУ и ЦПУ

При обработке заготовки на металлообрабатывающем станке инструмент совершает относительные перемещения (ходы). Совокупность перемещений, повторяющихся при изготовлении каждой детали, называется циклом обработки. Каждый цикл характеризуется величиной ходов и их последовательностью. В общем случае программа управления станком — это последовательность команд, обеспечивающих заданное функционирование его рабочих органов станка. Программа содержит размерную информацию и команды.

При ручном управлении станком необходимую последовательность команд задает рабочий, который, изучив чертеж и техническую документацию, составляет программу работ, обрабатывает заготовку, контролирует деталь, сравнивает ее с чертежом и при наличии рассогласования устраняет возникшие неточности.

При автоматическом управлении станком необходимая последовательность команд задается программоносителем, который может быть выполнен в виде материального аналога (кулачков, копиров, упоров и т. д.). Однако при смене объекта производства нужно изготовить новый программоноситель и осуществить переналадку станка. Станки с таким программным управлением (ПУ) обладают высокой производительностью, но время их переналадки достаточно велико.

Наибольшей гибкостью и быстротой переналадки обладают станки с ПУ, управляемые системами, задающими программу работ в алфавитно-цифровом коде.

По виду управления станки с ПУ подразделяют на станки с системами циклового программного управления (ЦПУ) и станки с системами числового программного управления (ЧПУ).

Отдельную группу составляют станки с цифровой индикацией и преднабором координат. В таких станках имеется электронное устройство, которому задаются координаты нужных точек (преднабор координат) и крестовый стол, снабженный датчиком положения. Стол выводится в требуемую позицию. При этом на экране электронного устройства высвечивается каждое мгновенное положение стола (цифровая индикация). В таких станках могут использоваться или преднабор координат или цифровая индикация. УП работой станка задается станочником.

Первое поколение станков с ПУ в нашей стране было создано на базе серийно выпускаемых универсальных станков. Их выпуск начался в 1959 г. От базовых моделей станки с ЧПУ отличались только автоматизацией привода подач. Устройство ЧПУ (УЧПУ) выполнялось на электронных лампах и позволяло получать заданные размеры обрабатываемой заготовки при регулируемой подаче.

Системы управления станков с ЧПУ второго поколения выполнялись на полупроводниковых приборах. Такие системы могли изменять в автоматическом цикле не только скорость подачи, но и частоту вращения шпинделя, давать команды на автоматическую смену инструмента, зажим заготовки, подачу СОЖ и т. д.

Такой этап развития станков с ПУ характеризуется качественным изменением системы ЧПУ (СЧПУ). Для управления станками используют мини-ЭВМ. Это дает возможность создавать станки с высоким уровнем автоматизации и широкими технологическими возможностями — многоцелевые станки. Из станков с ЧПУ компонуются автоматизированные участки с управлением от ЭВМ. На таких участках при их широком оснащении промышленными роботами (ПР) и другими средствами автоматизации появляется возможность реализации «безлюдной» технологии.

Конструктивная сложность изготовляемой детали и серийность производства во многом определяют использование того или другого вида оборудования. Чем меньше объем выпуска, тем большей технологической гибкостью должен обладать станок. В единичном производстве при изготовлении деталей малыми партиями (1—5 штук) можно использовать станки с преднабором координат и цифровой индикацией. При изготовлении сложных деталей в единичном и мелкосерийном производстве наиболее эффективны станки с ЧПУ. В среднесерийном и переналаживаемом крупносерийном производстве целесообразно применение станков как с ЦПУ, так и с ЧПУ. В ряде случаев при изготовлении деталей с сложными пространственными профилями применение станков с ЧПУ является единственным техническим решением.

Для станков с ЧПУ стандартизованы направления перемещения и их символика. Стандартом ISO-R841 принято за положительное направление перемещения элемента станка считать то, при котором инструмент или заготовка отходят один от другого. Исходной осью (ось Z) является ось рабочего шпинделя. Если эта ось поворотная, то ее положение выбирают перпендикулярно плоскости крепления детали. Положительно направление оси Z-от устройства крепления детали к инструменту. Тогда оси X и Y расположены так, как это показано на рисунке 1[4].



а – расположение осей координат; б – правосторонняя система координат

Рисунок1 – Расположение осей координат в станках с ЧПУ

Все выпускаемое оборудование с ПУ ориентировано на обеспечение его максимального использования в гибких производственных системах (ГПС) различного назначения и минимальное участие человека в процессе производства. Оборудование с ПУ выпускается для реализации всех видов технологических процессов машиностроения.

В отдельную группу выделяют станки с цифровой индикацией и преднабором координат. В этих станках имеется электронное устройство для задания координат нужных точек (преднабором координат) и крестовый стол, снабженный датчиками положения, который дает команды на перемещение до необходимой позиции. При этом на экране высвечивается каждое текущее положение стола (цифровая индикация). В таких станках можно применять или преднабор координат или цифровую индикацию; исходную программу работы задает станочник.

В моделях станков с ПУ для обозначения степени автоматизации добавляется буква Ф с цифрой: Ф1 - станки с цифровой индикацией и преднабором координат; Ф2-станки с позиционными и прямоугольными системами ЧПУ; Ф3-станки с контурными системами ЧПУ и Ф4-станки с универсальной системой ЧПУ для позиционной и контурной обработки. Особую группу составляют станки, имеющие ЧПУ для многоконтурной обработки, например бесцентровые круглошлифовальные станки. Для станков с цикловыми системами ПУ в обозначении модели введен индекс Ц, с оперативными системами - индекс Т (например, 16К2Т1)[1].

Использование конкретного вида оборудования с ЧПУ зависит от сложности изготовления детали и серийности производства. Чем меньше серийность производства, тем большую технологическую гибкость должен иметь станок с ЧПУ.

При изготовлении деталей со сложными пространственными профилями в единичном и мелкосерийном производстве использование станков с ЧПУ является почти единственным технически оправданным решением. Это оборудование целесообразно применять в случае, если невозможно быстро изготовить оснастку. В серийном производстве также целесообразно использовать станки с ЧПУ. В последнее время широко используют автономные станки с ЧПУ или системы из таких станков в условиях переналаживаемого крупносерийного производства.

Принципиальная особенность станка с ЧПУ - это работа по управляющей программе (УП), на которой записаны цикл работы оборудования для обработки конкретной детали и технологические режимы. При изменении обрабатываемой на станке детали необходимо просто сменить программу, что сокращает на 80...90% трудоемкость переналадки по сравнению с трудоемкостью этой операции на станках с ручным управлением.
2 Конструктивные особенности станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ имеют расширенные технологические возможности при сохранении высокой надежности работы. Конструкция станков с ЧПУ должна, как правило, обеспечивать совмещение различных видов обработки (точение-фрезерование, фрезерование-шлифование), удобство загрузки заготовок, выгрузки деталей (что особенно важно при использовании промышленных роботов), автоматическое или дистанционное управление сменой инструмента и т.д.

Повышение точности обработки достигается высокой точностью изготовления и жесткостью станка, превышающей жесткость обычного станка того же назначения, для чего производят сокращение длины его кинематических цепей: применяют автономные приводы, по возможности сокращают число механических передач. Приводы станков с ЧПУ должны также обеспечивать высокое быстродействие.

Повышению точности способствует и устранение зазоров в передаточных механизмах приводов подач, снижение потерь на трение в направляющих и других механизмах, повышение виброустойчивости, снижение тепловых деформаций, применение в станках датчиков обратной связи. Для уменьшения тепловых деформаций необходимо обеспечить равномерный температурный режим в механизмах станка, чему, например, способствует предварительный разогрев станка и его гидросистемы. Температурную погрешность станка можно также уменьшить, вводя коррекцию в привод подач от сигналов датчиков температур.

Базовые детали (станины, колонны, салазки). Столы, например, конструируют коробчатой формы с продольными и поперечными ребрами. Базовые детали изготавливают литыми или сварными. Наметилась тенденция выполнять такие детали из полимерного бетона или синтетического гранита, что в еще большей степени повышает жесткость и виброустойчивость станка.

Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость и малую силу трения, что позволяет снизить мощность следящего привода, увеличить точность перемещений, уменьшить рассогласование в следящей системе.

Направляющие качения имеют высокую долговечность, характеризуются небольшим трением, причем коэффициент трения практически не зависит от скорости движения. В качестве тел качения используют ролики. Предварительный натяг повышает жесткость направляющих в 2...3 раза, для создания натяга используют регулирующие устройства.

Приводы и преобразователи для станков с ЧПУ. В связи с развитием микропроцессорной техники применяют преобразователи для приводов подачи и главного движения с полным микропроцессорным управлением - цифровые приводы представляют собой электродвигатели, работающие на постоянном или переменном токе. Конструктивно преобразователи частоты, сервоприводы и устройства главного пуска и реверса являются отдельными электронными блоками управления [1].

Привод подачи для станков с ЧПУ. В качестве привода используют двигатели, представляющие собой управляемые от цифровых преобразователей синхронные или асинхронные машины. Бесколлекторные синхронные (вентильные) двигатели для станков с ЧПУ изготавливают с постоянным магнитом на основе редкоземельных элементов и оснащают датчиками обратной связи и тормозами. Асинхронные двигатели применяют реже, чем синхронные. Привод движения подач характеризуется минимально возможными зазорами, малым временем разгона и торможения, небольшими силами трения, уменьшенным нагревом элементов привода, большим диапазоном регулирования. Обеспечение этих характеристик возможно благодаря применению шариковых и гидростатических винтовых передач, направляющих качения и гидростатических направляющих, беззазорных редукторов с короткими кинематическими цепями и т.д.

Приводами главного движения для станков с ЧПУ обычно являются двигатели переменного тока - для больших мощностей и постоянного тока - для малых мощностей. В качестве приводов служат трехфазные четырехполосные асинхронные двигатели, воспринимающие большие перегрузки и работающие при наличии в воздухе металлической пыли, стружки, масла и т.д. Поэтому в их конструкции предусмотрен внешний вентилятор. В двигатель встраивают различные датчики, например датчик положения шпинделя, что необходимо для ориентации или обеспечения независимой координаты.

Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями имеют диапазон регулирования до 250. Преобразователи представляют собой электронные устройства, построенные на базе микропроцессорной техники. Программирование и параметрирование их работы осуществляются от встроенных программаторов с цифровым или графическим дисплеем. Оптимизация управления достигается автоматически после введения параметров электродвигателя. В математическом обеспечении заложена возможность настройки привода и пуск его в эксплуатацию.

Шпиндели станков с ЧПУ выполняет точными, жесткими, с повышенной износостойкостью шеек, посадочных и базирующих поверхностей. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за встроенных в него устройств автоматического режима и зажима инструмента, датчиков при адаптивном управлении и автоматической диагностике.

Опоры шпинделя должны обеспечить точность шпинделя в течение длительного времени в переменных условиях работы, повышенную жесткость, небольшие температурные деформации. Точность вращения шпинделя обеспечивается, прежде всего, высокой точностью изготовления подшипников.

Наиболее часто в опорах шпинделей применяют подшипники качения. Для уменьшения влияния зазоров и повышения жесткости опор обычно устанавливают подшипники с предварительным натягом или увеличивают число тел качения. Подшипники скольжения в опорах шпинделей применяют реже и только при наличии устройств с периодическим (ручным) или автоматическим регулированием зазора в осевом или радиальном направлении. В прецизионных станках применяют аэростатические подшипники, в которых между шейкой вала и поверхностью подшипника находится сжатый воздух, благодаря этому снижается износ и нагрев подшипника, повышается точность вращения и т.п.

Привод позиционирования (т.е. перемещение рабочего органа станка в требуемую позицию согласно программе) должен иметь высокую жесткость и обеспечивать плавность перемещения при малых скоростях, большую скорость вспомогательных перемещений рабочих органов (до 10 м/мин и более).

Вспомогательные механизмы станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента, уборки стружки, систему смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т.д. Эта группа механизмов в станках с ЧПУ значительно отличается от аналогических механизмов, используемых в обычных универсальных станках. Например, в результате повышения производительности станков с ЧПУ произошло резкое увеличение количества сходящей стружки в единицу времени, а отсюда возникла необходимость создания специальных устройств для отвода стружки. Для сокращения потерь времени при загрузке применяют приспособления, позволяющие одновременно устанавливать заготовку и снимать деталь вовремя обработки другой заготовки.

Устройства автоматической смены инструмента (магазины, автооператоры, револьверные головки) должны обеспечивать минимальные затраты времени на смену инструмента, высокую надежность в работе, стабильность положения инструмента, т.е. постоянство размера вылета и положения оси при повторных сменах инструмента, имеют необходимую вместимость магазина или револьверные головки.

Револьверная головка - это наиболее простое устройство смены инструмента: установку и зажим инструмента осуществляют вручную. В рабочей позиции один из шпинделей приводится во вращение от главного привода станка. Револьверные головки устанавливают на токарные, сверлильные, фрезерные, многоцелевые станки с ЧПУ; в головке закрепляют от 4 до 12 инструментов.
3 Назначение, классификация и особенности станков с ЧПУ.

3.1Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ предназначены для наружной и внутренней обработки сложных заготовок деталей типа тел вращения. Токарные станки составляют самую значительную группу по номенклатуре в парке станков с ЧПУ. На токарных станках с ЧПУ выполняют традиционный комплекс технологических операций: точение, отрезку, сверление, нарезание резьбы и др.

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).

Основные преимущества станков с ЧПУ следующие: простота модификации технологического процесса путем внесения корректирующих программ в запоминающее устройство микро ЭВМ; высокие режимы обработки с использованием максимальных возможностей станка; исключение предварительных ручных разметочных и прогоночных 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.

В основе классификации токарных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

Центровые токарные станки с ЧПУ служат для обработки заготовок деталей типа валов с прямолинейным и криволинейным контурами. На этих станках можно нарезать резьбу резцом по программе.

Патронные токарные станки с ЧПУ предназначены для обточки, сверления, развертывания, зенкерования, цекования, нарезания резьбы метчиками в осевых отверстиях деталей типа фланцев, зубчатых колес, крышек, шкивов и др.; возможно нарезание резцом внутренней и наружной резьбы по программе.

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

Карусельные токарные станки с ЧПУ применяют для обработки заготовок сложных корпусов.

Токарные станки с ЧПУ (смотри рисунок 2) оснащают револьверными головками и магазином инструментов. Револьверные головки бывают четырех-, шести- и двенадцатипозиционные, причем на каждой позиции можно устанавливать по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Ось вращения головки может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно к ней или наклонно.



1, 2 – револьверные головки

Рисунок 2 – токарный станок с ЧПУ

На рисунке 3 изображены резцовые блоки в револьверной головке.



1 – корпус; 2 – подкладка; 3 – прижимная планка; 4 – сопло; 5 – винты;

6 – хвостовик

Рисунок 3 – Резцовый блок с цилиндрическим хвостовиком

Их базируют или на призме, или цилиндрическим хвостиком 6. Резец закрепляют винтами через прижимную планку 3. Для установки резца по высоте центров служит подкладка 2. Два регулировочных винта 5, расположенных под углом 45° один к другому, позволяют при наладке вывести вершину резца на заданные координаты. Подача СОЖ в зону резания осуществляется через канал в корпусе 1, заканчивающийся соплом 4, позволяющим регулировать направление подачи СОЖ.

Магазины инструментов (вместимостью 8...20 инструментов) применяют редко, так как практически для токарной обработки одной заготовки требуется не более 10 инструментов. Использование большого числа инструментов целесообразно в случаях точения труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости.

Как пример, рассмотрим токарные станки с ЧПУ мод. 16К30Ф3. Они предназначены для выполнения различных токарных операций на заготовках, установленных в центрах или патроне в условиях мелкосерийного производства. На станках можно обрабатывать изделия с цилиндрическими, коническими и фасонными поверхностями, производить наружное точение, сверление, растачивание, нарезание резьбы. Диапазоны регулирования частоты вращения шпинделя и подач позволяют производить обработку изделий из черных и цветных металлов и жаропрочных сталей. Станки оснащены четырехпозиционным резцедержателем с быстросменными блоками инструментов, поворот которых осуществляется по программе. Конструкция резцедержателя позволяет устанавливать до восьми инструментов ( по два на каждую сторону).

Таблица 1- Технические характеристики станкаmhtml:file://g:\токарно-винторезные%20-%2016к30ф3.mht!http://parallel-stanki.ru/img/0.gif мод. 16К30Ф3 [1]

 1 

Макс. диаметр обрабатываемого изделия, мм: 

 

 2 

над станиной 

630 

 3 

над суппортом 

320 

 4 

Макс. длина обрабатываемого изделия 

320 мм. 

 5 

Длина расточки при обработке в патроне 

100 мм. 

 6 

Частота вращения шпинделя 

6,3-1250 об/мин. 

 7 

Количество частот вращения шпинделя 

24 

 8 

Количество частот вращения шпинделя, переключаемых по программе 

12 

 9 

Пределы рабочих подач суппорта, мм/мин: 

 

 10 

продольных 

1-1200 

 11 

поперечных 

1-600 

 12 

Ускоренные подачи суппорта, мм/мин: 

 

 13 

продольные 

4800 

 14 

поперечные 

2400 

 15 

Количество инструментов 

до 8 

 16 

Габариты станка 

4360х2200х1600 мм. 

 17 

Масса без выносного оборудования 

6300 кг. 

 18 

Масса с выносным оборудованием 

7400 кг. 

3.2 Фрезерные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и пространственных поверхностей заготовок сложной формы. Конструкции фрезерных станков с ЧПУ аналогичны конструкциям традиционных фрезерных станков, отличие от последних заключается в автоматизации перемещений по УП при формообразовании.

В основе классификации фрезерных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

По компоновке фрезерные станки с ЧПУ делят на четыре группы:

Фрезерные станки в основном оснащают прямоугольными и контурными устройствами ЧПУ. При прямоугольном управлении (условное обозначение в модели станка - Ф2) стол станка совершает движение в направлении, параллельном одной из координатных осей, что делает невозможной обработку сложных поверхностей. Станки с прямоугольным управлением применяют для фрезерования плоскостей, скосов, уступов, пазов, разновысоких бобышек и других аналогичных поверхностей. При контурном управлении (условное обозначение в модели станка - Ф3 и Ф4) траектория перемещения стола более сложная. Станки с контурным управлением используют для фрезерования различных кулачков, штампов, пресс-форм и других аналогичных поверхностей. Число управляемых координат, как правило, равно трем, а в некоторых случаях - четырем и пяти. При контурном управлении движение формообразования производится не менее чем по двум координатным осям одновременно.

Во фрезерных станках с ЧПУ в качестве привода главного движения используют асинхронные двигатели (в этих случаях имеется коробка скоростей) или электродвигатели постоянного тока.

На небольших фрезерных станках с прямоугольным ЧПУ применяют один приводной электродвигатель постоянного тока и коробку передач с автоматически переключаемыми электромагнитными муфтами, а на тяжелых станках с контурным управлением каждое управляемое координатное перемещение осуществляется от автономного электропривода постоянного тока.

Приводы движения подач фрезерных станков с ЧПУ имеют короткие кинематические цепи, передающие движение от двигателя непосредственно исполнительному органу [3].
3.3 Сверлильные станки с ЧПУ

Назначение, классификация и конструктивные особенности сверлильных станков с ЧПУ.

Сверлильные станки с ЧПУ предназначены для обработки отверстий сверлами, зенкерами, развертками и другим инструментом, во фланцах, плоскостных и корпусных деталях. На этих станках возможна комплексная сверлильно-фрезерная обработка деталей различной конфигурации и степени точности.

Отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру станков данной группы: сверлильные - вертикальные и горизонтальные станки; одношпиндельные и многошпиндельные станки; с ручной сменой инструмента, с револьверными головками или инструментальными магазинами; 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 сверлильные станки 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 штекерной панели или установкой кулачков на размер, а также сменой режимов обработки инструмента.

Для повышения технического уровня и расширения технологических возможностей были разработаны сверлильные 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.

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.

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 чаще 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 с ЧПУ строят в виде одно- или двухскоростного электродвигателя с коробками скоростей. Станки оснащают поворотными, наклонными, маятниковыми столами, навесными кондукторами, резьбонарезными патронами.

Радиально-сверлильные станки с ЧПУ имеют подвижную по оси X колонну, подвижный по оси Y рукав со шпиндельной бабкой, в которой смонтирован сверлильный шпиндель, перемещающийся по оси Z. Помимо этого рукав при наладке может перемещаться в вертикальном направлении.

Автоматизированные перемещения рабочих органов сверлильных станков по осям X и Y обеспечивают выполнение обработки отверстий и фрезерования.

Сверлильные станки оснащают позиционными УЧПУ, позволяющими автоматически установить рабочие органы в позицию, заданную программой. Режущий инструмент на сверлильных станках с УЧПУ закрепляют непосредственно в коническом отверстии шпинделя или с помощью промежуточных втулок и оправок.
3.4 Шлифовальные станки с ЧПУ

Шлифовальные станки с ЧПУ, сточки зрения обработки металла, выполняют те же виды работ, что и шлифовальный станок с ручным управлением. В станках с ЧПУ применяют тот же режущий инструмент, те же скорости резания, СОЖ и т.д. Повышение производительности и расширение технологических возможностей станков с ЧПУ обеспечиваются не за счет процессов, связанных со съемом металла, а лишь за счет управления и сокращения вспомогательного времени обработки.

Системами ЧПУ оснащают поскошлифовальные, кругло- и бесцентрово-шлифовальные и другие станки. При создании шлифовальных станков с ЧПУ возникают технические трудности, которые объясняются следующими причинами. Процесс шлифования характеризуется, с одной стороны, необходимостью получения высокой точности и качества поверхности при минимальном рассеянии размеров, с другой стороны, - особенностью, заключающейся в быстрой потере размерной точности шлифовального круга вследствие его интенсивного изнашивания в процессе работы. В этом случае в станке необходимы механизмы автоматической компенсации изнашивания шлифовального круга. ЧПУ должно компенсировать деформации системы СИД, температурные погрешности, различия припусков на заготовках, погрешности станка при перемещении по координатам и т.д. Измерительные системы должны иметь высокую разрешающую способность, обеспечивающую жесткие допуски на точность позиционирования. Например, в круглошлифовальных станках такие приборы обеспечивают непрерывное измерение диаметра заготовки в процессе обработки с относительной погрешностью не более 2·10-5 мм. Контроль продольного перемещения стола осуществляется с погрешностью не более 0,1 мм.

Для шлифовальных станков используют системы типа CNC с управлением по трем-четырем координатам, но в станках, работающих несколькими кругами, возможно управление по пяти-шести и даже по восьми координатам. Взаимосвязь между оператором и системой ЧПУ (CNC) шлифовального станка в большинстве случаев осуществляется в диалоговом режиме с помощью дисплея. В системе управления применяются встроенные диагностические системы, повышающие надежность станков.

Наиболее распространены круглошлифовальные станки с ЧПУ, дающие максимальный эффект при обработке с одной установки многоступенчатых деталей типа шпинделей, валов электродвигателей, редукторов, турбин и т.д. Производительность повышается в основном в результате снижения вспомогательного времени на установку заготовки и съем готовой детали, на переустановку для обработки следующей шейки вала, на измерение и т.д. При обработке многоступенчатых валов на круглошлифовальном станке с ЧПУ достигается экономия времени в 1,5-2 раза по сравнению с ручным управлением.

Бесцентровые круглошлифовальные станки эффективно применяют при обработке деталей малого и большого диаметров без ограничения длины, либо тонкостенных деталей, а также деталей, имеющих сложные наружные профили (поршень, кулак и т.д.). В условиях массового производства эти станки характеризуются высокой производительностью и точностью обработки. В мелкосерийном и индивидуальном производстве применение таких станков ограничено из-за трудоемкости переналадки. Расширение областей применения бесцентровых круглошлифовальных станков сдерживают два фактора: большие затраты времени на правку кругов и сложность наладки станка, что требует значительных затрат времени и высокой квалификации персонала.

Применение систем ЧПУ позволило управлять многокоординатным функционированием бесцентровых круглошлифовальных станков. В системе управления станком используют программные модули, которые рассчитывают траектории инструмента (круга, алмаза), его коррекцию и взаимодействие с человеком. Для обработки деталей с различными геометрическими формами (конус, шар и др.) создается программное обеспечение: диспетчер режимов, интерполятор и модуль управления приводами.

При обработке и правке число сочетаемых управляемых координат может доходить до 19, в том числе по две-три координаты отдельно для правки шлифовального и ведущего кругов.

В условиях серийного производства применение систем ЧПУ обеспечивает гибкое построение цикла шлифования и правки, что позволяет быстро переналаживать станки на обработку других изделий.

Наличие многокоординатной системы ЧПУ обеспечивает большую универсальность станка, малые величины подачи кругов, что позволяет эффективно управлять процессами шлифования и правки [4].
3.5 Многоцелевые станки с ЧПУ

Благодаря оснащению многоцелевых станков устройствами ЧПУ и автоматической смены инструмента существенно сокращается вспомогательное время при обработке и повышается мобильность переналадки. Сокращение вспомогательного времени достигается благодаря автоматическим установке инструмента (заготовки) по координатам, выполнению всех элементов цикла, смене инструментов, кантованию и смене заготовки, изменению режимов резания, выполнению контрольных операций, а также большим скоростям вспомогательных перемещений.

По назначению многоцелевые станки делятся на две группы: для обработки заготовок корпусных и плоских деталей и для обработки заготовок деталей типа тел вращения. В первом случае для обработки используют многоцелевые станки сверлильно-фрезерно-расточной группы, а во втором-токарной и шлифовальной групп. Рассмотрим многоцелевые станки первой группы, как наиболее часто используемые.

Многоцелевые станки имеют следующие характерные особенности: наличие инструментального магазина, обеспечивающего оснащенность большим числом режущих инструментов для высокой концентрации операций (черновых, получистовых и чистовых), в том числе точения, растачивания, фрезерования, сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьб, контроля качества обработки и др.; высокая точность выполнения чистовых операций (6...7-й квалитеты).

Для систем управления многоцелевых станков характерны сигнализация, цифровая индикация положения узлов станка, различные формы адаптивного управления. Многоцелевые станки - это в основном одношпиндельные станки с револьверными и шпиндельными головками.

Многоцелевые станки (обрабатывающие центры) для обработки заготовок корпусных деталей. Многоцелевые станки для обработки заготовок корпусных деталей подразделяют на горизонтальные и вертикальные.

Обработка заготовок на многоцелевых станках по сравнению с их обработкой на фрезерных, сверлильных и других станках с ЧПУ имеет ряд особенностей. Установка и крепление заготовки должны обеспечивать ее обработку со всех сторон за один установ (свободный доступ инструментов к обрабатываемым поверхностям), так как только в этом случае возможна многосторонняя обработка без переустановки.

Обработка на многоцелевых станках не требует, как правило, специальной оснастки, так как крепление заготовки осуществляется с помощью упоров и прихватов. Многоцелевые станки снабжены магазином инструментов, помещенных на шпиндельной головке, рядом со станком или в другом месте. Для фрезерования плоскостей используют фрезы небольшого диаметра и обработку производят строчками. Консольный инструмент, применяемый для обработки неглубоких отверстий, имеет повышенную жесткость и, следовательно, обеспечивает заданную точность обработки. Отверстия, лежащие на одной оси, но расположенные в параллельных стенках заготовки, растачивают с двух сторон, поворачивая для этого стол с заготовкой.

Если заготовки корпусных деталей имеют группы одинаковых поверхностей и отверстий, то для упрощения составления технологического процесса и программы их изготовления, а также повышения производительности обработки (в результате сокращения вспомогательного времени) в память УЧПУ станка вводят постоянные циклы наиболее часто повторяющихся движений (при сверлении, фрезеровании). В этом случае программируется только цикл обработки первого отверстия (поверхности), а для остальных - задаются лишь координаты (X и Y) их расположения.

Заключение

В данном реферате были освещены вопросы особенностей различных групп станков с ЧПУ, их назначение и области применения.

Проанализировав эти вопросы можно сделать следующий вывод, что преимуществами станков с ЧПУ являются:

1. Высокая производительность (в 2—5 раз выше по сравнению с аналогичными станками с ручным управлением).

2. Сочетание точности и производительности станка-автомата с гибкостью универсального оборудования, что создает возможность для комплексной автоматизации единичного и серийного производства.

3. Подготовка производства переносится в сферу инженерного труда, что снижает потребность в высококвалифицированных рабочих-станочниках.

4. Детали, изготовленные по одной УП, являются взаимозаменяемыми, что сокращает затраты времени на пригоночные работы при сборке.

5. Благодаря централизованной подготовке УП и более простой, и универсальной технологической оснастке значительно сокращаются сроки перехода на изготовление новых деталей.

6. Сокращается продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.

7. Машиностроение качественно переоснащается новым оборудованием на базе современной электроники и вычислительной техники.
Список литературы:

1. Чернов Н.Н. Металлорежущие станки: Учебник для техникумов по специальности «Обработка металлов резанием». – 4-е изд., перераб. И доп. – М.: Машиностроение, 1988, - с.342-380

2. Использование станков с программным управлением. Справочное пособие. Под. Редакцией В. Лесли. Пер. с англ. А.Н. Табенкина и М.И. Шухмана. М., «Машиностроение», 1976.- с.414

3. Сибикин М.Ю. Технологическое оборудование: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФА-М, 2005. –с. З28-331

4. http://www.elektronik-chel.ru



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации