Многооперационные станки (МС) с ЧПУ представляют собой комплексную, автоматическую систему, управляемую с помощью получаемой информации. Станки предназначены для обработки деталей с автоматическим введением в действие инструментов в заданной последовательности. Рассмотрим конструктивные особенности МС, предназначенные для обработки корпусных, плоских деталей и деталей сложной конфигурации. Так как корпусные детали коробчатой формы составляют 60—70 % от общего числа деталей, обрабатываемых на МС, то преобладают станки с горизонтальным расположением шпинделя и поворотным столом. Именно на этих станках возможна обработка за одну установку с нескольких сторон. Последние исследования МС показали, что вертикальные компоновки составляют 34%, горизонтальные 66 %. Ранее это соотношение было соответственно 54 и 46 %.
МС вертикальной компоновки предназначены для обработки плоских деталей, что обеспечивает жесткость их закрепления на столе. В станках с горизонтальной компоновкой шпинделя имеются компоновки, как с неподвижной, так и с подвижной колонной, в станках с вертикальной компоновкой в подавляющем большинстве неподвижная колонна и подвижный крестовый стол. Для МС с шириной стола 500 мм горизонтальная компоновка с продольно подвижной колонной и поперечно-подвижным столом имеет преимущество по жесткости и прочности перед компоновкой с неподвижной колонной и крестовым столом.
Большинство МС имеют центрально расположенный шпиндель. Шпиндели монтируют на прецизионных двухрядных роликовых или конических роликовых подшипниках, обеспечивающих высокие жесткость и точность вращения. Широкий диапазон работ, выполняемых на МС, предъявляет различные требования к шпинделям, например, необходимо сочетать высокую жесткость при черновом фрезеровании и расточке и повышенную быстроходность при обработке мелких отверстий. Поэтому стремятся создать конструкции опор, обеспечивающие регулирование их натяга в зависимости от вида обработки.
МС имеют жесткую шпиндельную головку и жесткий шпиндель без встроенной перемещающейся пиноли. В шпинделях стандартизирован конус для крепления инструментов, что позволяет «а одном предприятии для различных МС использовать один и тот же инструмент. Конструкции автоматического зажима инструмента обеспечивают необходимую силу зажима в зависимости от размера конуса. В наладочном режиме зажим и отжим инструмента может производиться в положении смены инструмента или в любом другом положении головки. Появляются станки с вертикальным расположением поверхности стола, что улучшает условия отвода стружки.
Для перемещения рабочих органов используют направляющие качения, скольжения, а также комбинированные. Большинство МС имеет стальные накладные шлифованные направляющие и танкетки качения, которые обеспечивают жесткость стыков благодаря натягу в двух направлениях. Применяют гидростатические направляющие, которые также имеют высокую жесткость стыков и высокие эксплуатационные свойства. Отсутствие трения и механического изнашивания при поддержании постоянного воздушного зазора обеспечивает ряд преимуществ. Формы направляющих традиционны: прямоугольные призмы, V-образные или комбинация тех и других.
В качестве главного привода МС используют регулируемые электродвигатели постоянного тока с тиристорным управлением в сочетании с двух- , четырехдиапазонной коробкой скоростей. Диапазон регулирования электродвигателей с постоянной мощностью 32—3500 мин-1. Мощность главного привода для малых МС до 5 кВт, средних — до 20 кВт, крупных и уникальных — до 45 кВт. В приводах перемещения рабочих органов применяют высокомоментные регулируемые электродвигатели постоянного тока в сочетании с шариковыми винтовыми парами, что обеспечивает широкий диапазон рабочих подач, высокую скорость рабочих перемещений и жесткость привода. Электродвигатель соединяют с винтом с помощью беззазорных муфт, однако иногда вводят промежуточную передачу. Гидродвигатели практически не применяют. Благодаря использованию высоких крутящего и инерционного моментов скорость вспомогательного (холостого) хода до 10 м/мин достигается даже при небольших перемещениях.
Многообразие конструкторских решений узла автоматической смены инструмента можно свести к магазинам двух типов: барабанному и цепному, которые размещают как отдельно стоящий узел рядом со станком либо на колонне (сверху или сбоку) или на шпиндельной головке. Каждая из компоновок имеет преимущества и недостатки. Отдельно стоящий узел можно использовать в различных станках, он удобен в сборке и монтаже, не влияет на точность станка, так как не деформирует базовые детали, однако увеличивает занимаемую площадь. Магазин, расположенный на колонне сбоку или сверху, сокращает длину перемещения инструмента, делает механизм смены более компактным, однако усложняет конструкцию из-за необходимости поворота инструмента для его установки в шпиндель, затрудняет установку инструмента в магазин в случае его расположения сверху. При установке магазина на шпиндельной головке можно производить смену в любом ее положении, что сокращает время смены, однако увеличивает массу шпиндельной головки, что требует большего противовеса и увеличения жесткости направляющих и основных базовых деталей. Смену производят двуплечим автооператором. Инструмент захватывается из гнезда магазина, а при большом удалении магазина от шпинделя — из промежуточной позиции. Число инструментов в магазине 20—120, но для МС средних размеров 30.
Анализ корпусных и плоских деталей сложной конфигурации показывает, что для 85 % деталей достаточно 30 инструментов. Для инструментальных магазинов с числом инструментов 30—40 используют дисковую форму, для большего числа — цепную. Для инструментов вводят ограничения по массе и длине. Ограничения по массе связаны с жесткостью конструкции манипулятора, ограничения по длине — с объемом свободной зоны для смены. Для станков с вертикальной компоновкой шпинделя при смене инструмента необходимо отводить рабочий стол с деталью. Для малых и средних МС масса инструмента ограничивается 10—16 кг, длина — 300—400 мм. В некоторых конструкциях магазинов инструменты защищаются от попадания пыли и грязи, а при установке или перед установкой в шпиндель обдуваются. Время смены инструмента не превышает 10—12 с (от окончания съема металла одним инструментом до начала резания другим). Смена инструмента с помощью револьверных головок в современных конструкциях МС не используется.
Для сокращения времени смены детали применяют автоматизированные устройства, которыми по программе снимают обработанную деталь с рабочего стола и устанавливают новую заготовку. При этом заготовки устанавливают на столах-спутниках. Большинство конструкций представляют собой двухпозиционную поворотную платформу, размещенную сбоку или спереди станка и оснащенную механизмом перемещения стола-спутника. Пока на станке проходит обработка детали, на второй позиции устанавливается новая заготовка. После окончания обработки рабочий стол станка выходит на позицию смены детали, и устройство с помощью захвата (клещевидного или пальцевого) снимает стол-спутник на себя. Поворотом на 180° новая заготовка подается к столу станка. Кроме двухпозиционных поворотных устройств, имеются конструкции однопозиционные, устанавливаемые с разных сторон станка. В этом случае рабочий стол станка последовательно выходит то на одну, то на другую позицию. Имеются конструкции двухпозиционные параллельного действия, при этом сокращается путь перемещения стола на позицию смены детали.
При автоматической смене заготовок, устанавливаемых на столах-спутниках, необходимо обеспечить стабильную точность обработки всех заготовок. Параметры столов-спутников, влияющие на точность обработанных деталей, должны иметь минимальный разброс. Одновременно необходимо обеспечивать точность и стабильность базирования спутника на столе станка. В некоторых случаях для решения этой задачи используют датчики, контролирующие фактическое положение спутника на столе станка с вводом коррекции управляющей программы по смещенным координатам. Стабильность установки столов-спутников на МС составляет 0,005—0,02 мм. Возможность совмещения времени установки одной детали со временем обработки другой достигается конструкцией самого спутника, на рабочей поверхности которого выполняются сетка точных отверстий в сочетании с сеткой резьбовых или Т-образные пазы. Реже встречается сочетание и тех и других. Межосевые расстояния выдерживаются с точностью 0,01—0,02 мм, что позволяет достигать стабильной установки детали в системе собранных на столе базирующих элементов, которые обеспечивают точность обработки. Время автоматической смены детали на МС не превышает 30—40 с.
Страницы: 1 2
На сегодняшний день особой популярностью среди всех строительных материалов, используемых на территории всей России, пользуется евровагонка. Что же это за материал и для чего он чаще всего используется? Вагонка является обшитой доской, с помощью которой делают внешнюю и внутреннюю отделку деревом. На российском рынке можно встретить данные пиломатериалы двух видов – вагонка и евровагонка. И […]
