Тема № 1.17 Станки с числовым программным управлением (чпу): классификация, общая характеристика, технологическая оснастка. Технологичность обрабатываемых изделий. Примеры моделей станков с чпу

Обоснование необходимости ЧПУ

Оборудование с программным управлением известно давно и существовало наряду с ручным и механическим принципом управления. Особенно среди токарных станков, где в работе участвует большое число инструментов, совершающих различные движения относительно заготовки.

Простейшим примером являются обычные токарные станки, оснащённые копирными линейками для точения конических поверхностей.

К числу сложных станков такого типа относят токарно-копировальные автоматы и токарно-револьверные автоматы, где траектория движения инструментов задаётся вращением криволинейных кулачков, насаженных на общем распределительном валу.

Существуют ещё путевые, цикловые и временные системы управления, которые задают перемещение инструменту системой соответствующих упоров, переключателей, датчиков.

Потребность в создании такого оборудования была вызвана необходимостью обработки криволинейных поверхностей без участия человека, для большей точности и стабильности обработки в течение длительного времени.

Однако достигалось это за счёт значительных затрат. Во-первых, связанных с изготовлением самих программоносителей (линеек, кулачков), пригодных только для деталей одного типоразмера, а во-вторых, необходимых для настройки и наладки этих программоносителей.

Например, в кулачковых автоматах каждое движение передаётся от кулачка к инструменту с помощью системы толкателей, рычагов, тяг, шарниров, опор и прочее. Увеличение числа движений усложняет кинематическую схему станка и его настройку, увеличивает габаритные размеры. Отсюда число движений инструмента (технологических переходов) не превышает 1020, а значит и сложность изготавливаемых изделий невелика.

Как бы там ни было, но затраты на создание такого оборудования велики, и оправданы только в крупносерийном и массовом производстве деталей, хотя потребность программируемого оборудования в мелкосерийном производстве не меньше.

В связи с этим возникла необходимость создания станков с таким программным управлением, которое отличалось бы гибкостью наладки станка на изготовление деталей других типоразмеров за счёт универсальности программоносителя и невысокой стоимости.

Был изобретён числовой принцип представления управляющей информации, записанной на перфоленте или магнитных носителях. Такая программа физически не связана с размерами обрабатываемого изделия, как это имеет место в копирах и кулачках автоматов.

Появляется возможность сократить трудоёмкость наладки, автоматизировать подготовку управляющих программ, получить сложную траекторию перемещения инструмента, значительно увеличить концентрацию переходов в одной операции. По своему принципу работы такие станки являются полуавтоматами, в которых установка и снятие изделий выполняется вручную, а все остальные действия – автоматически.

Таким образом, появление станков с ЧПУ означало революционные изменения в станкостроении, механической обработке и управлении процессами производства, в целом.

Классификация систем с ЧПУ

Как уже отмечалось, на станке с ЧПУ в систему автоматического управления вводится информация в виде чисел, характеризующих все элементы его работы, включая траекторию движения и позиционирование заготовки или инструмента. По технологическому назначению различают контурное управление, позиционное управление и комбинированное.

При контурном (непрерывном)управлении в каждый момент времени обеспечивается координация относительного расположения инструмента и заготовки, как по пути, так и по скорости перемещения.

Таким образом, программируется не только величина перемещения по каждой координате, но и закон перемещения, что особенно важно для обработки фасонных поверхностей. Контурные устройства с ЧПУ предназначены для токарных и фрезерных станков, обрабатывающих изделия со сложным контуром.

При позиционном (координатном)управлении обеспечивается лишь относительное перемещение инструмента и заготовки в заданную позицию.

Таким образом, программируются отдельные дискретные положения инструмента на плоскости или в пространстве. Позиционные системы используют на сверлильных, координатно-расточных и т.п. станках.

Классификация и общая характеристика станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ создавались на базе универсальных станков с ручным управлением, поэтому классификации и тех, и других по видам обработки практически одинаковы.

Токарные станки с ЧПУявляются наиболее многочисленной группой в парке станков с ЧПУ, составляя примерно 50 % от общего числа станков. Они предназначены для обработки наружных и внутренних поверхностей изделий типа тел вращения с прямолинейными и криволинейными контурами, со сложными внутренними полостями, нарезания наружной и внутренней резьбы.

Фрезерные станки с ЧПУвыполняют обработку плоских и пространственных корпусных деталей – плоское, ступенчатое и контурное фрезерование с нескольких сторон и под различными углами; сверление, зенкерование, растачивание, развёртывание, нарезание резьбы метчиком и прочее, как над изделиями простой формы, так и сложной.

Сверлильно-расточные станки с ЧПУпредназначены для обработки отверстий сверлением, зенкерованием, растачиванием, развёртыванием, резьбонарезанием, а также для обработки плоскостей и торцов фрезами и резцами.

Оснащение фрезерных, сверлильных и расточных станков устройствами ЧПУ сделало возможным выполнение на этих станках одних и тех же работ. В результате появились станки нового типа – сверлильно-фрезерно-расточные с ЧПУ.

Шлифовальные станки с ЧПУ применяются для шлифования наружных, внутренних и торцовых поверхностей прямолинейной и криволинейной формы. По числу размещённых на станке режущих инструментов различаютодноинструментные и многоинструментные станки с ЧПУ.

Многоинструментными принято считать станки с числом инструментов до 12-ти. Станки, имеющие более 12-ти инструментов и снабжённые специальным магазином для инструментов, относятся к так называемым обрабатывающим центрам, о которых речь пойдёт в следующей теме лекции.

Обозначение станков с ЧПУ

Основное обозначение аналогично традиционным станкам с ручным управлением. К основному обозначению добавляется информация в следующем порядке:

а) конструктивная особенность:

Р – смена инструмента поворотом револьверной головки;

М – смена инструмента из магазина инструментов;

б) разновидность системы ЧПУ:

Ц – цикловое управление;

Ф1 – управление цифровой индикацией положения рабочих органов и ручным вводом данных (преднабором координат);

Ф2 – позиционное управление;

Ф3 – контурное управление;

Ф4 – смешанное, или комбинированное управление.

Примеры полных обозначений некоторых станков с ЧПУ приведены в конце лекции.

Станочные приспособления для станков с ЧПУ

Наиболее широкое применение на токарных станках с ЧПУ нашли быстродействующие, быстропереналаживаемые зажимные патроны с механизированным приводом, а на расточных, фрезерных и сверлильных станках – системы обратимых переналаживаемых приспособлений многократного использования: универсально-сборных (УСП) и сборно-разборных (СРП) приспособлений.

Специальные приспособления применяют редко. Основные требования к приспособлениям – точность, быстродействие, «гибкость» и свободный доступ ко всем обрабатываемым поверхностям.

Режущий инструмент для станков с ЧПУ

Опыт эксплуатации показал, что точность обработки на станках с ЧПУ главным образом зависит от точности режущего инструмента, который работает в более сложных условиях, чем на станках с ручным управлением. При обработке криволинейных участков с разными припусками в широких пределах меняются толщина и ширина среза, а также скорость резания (при постоянном числе оборотов шпинделя).

В связи с этим, к режущему инструменту для станков с ЧПУ, номенклатура которого практически не отличается от номенклатуры инструмента для традиционных станков, предъявляются повышенные требования по точности размеров и геометрической формы, а также качеству заточки и стойкости.

Расчёт режимов резания выполняется с учётом наиболее сложных участков контура.

Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ

Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ имеет унифицированную хвостовую часть для установки на станке, и стандартные параметры части, присоединительной к режущему инструменту. Смена инструментов производится на станках вручную.

Пример одной из систем вспомогательных инструментов для токарных станков с ЧПУ приведён на рис. 1.17.1.

Рис. 1.17.1. Общий вид системы вспомогательных инструментов для токарных станков с ЧПУ

Здесь каждый вспомогательный инструмент имеет цилиндрический хвостовик с рифлёной лыской (рис. 1.17.2).

Рис. 1.17 2. Общий вид резцового блока с рифлёным цилиндрическим хвостовиком

Инструмент устанавливается в гнездо револьверной головки при помощи клина, также имеющего рифления. В результате опорная поверхность вспомогательного инструмента прижимается к револьверной головке станка с большим усилием, что гарантирует жёсткость и надёжность соединения.

Примеры двух систем вспомогательного инструмента для сверлильных и фрезерных станков с ЧПУ приведёны на рис. 17.3.

Рис. 1.17.3. Общий вид системы вспомогательных инструментов для сверлильных и фрезерных станков с ЧПУ

Одна система – для шпинделя станка с конусностью 7:24, вторая – с конусом Морзе. При необходимости частой смены инструментов в ходе выполнения операции на сверлильном или фрезерном станке, а также для облегчения труда наладчиков, применяют быстросменные системы вспомогательного инструмента.

Конструктивно они весьма разнообразны 12, например, имеется система для сверлильных станков с ЧПУ на основе патрона с шариковым захватом. Конструкция такого патрона была рассмотрена в теме № 1.10 (рис. 1.10.8,д), посвящённой сверлильным и расточным станкам без ЧПУ.

Основные преимущества станков с ЧПУ

Таким образом, к числу важнейших преимуществ станков с ЧПУ, в сравнении со станками с ручным управлением, следует отнести следующие:

1. Доля основного (машинного) времени, в общем, штучном времени изготовления детали на станке, вырастает до 50 % (в сравнении с 1012 % для станков с ручным управлением). Сроки подготовки производства и общая продолжительность изготовления снижаются на 5075 %.

2. Станки с ЧПУ обладают большей точностью. Например, принято считать, что экономическая точность токарных и фрезерных станков общего назначения лежит в пределах 911 квалитетов, а станков с ЧПУ – 69 квалитетов2.

3. Большая жёсткость и точность конструкции станков привела к большей точности изготовления изделий, а устранение вмешательства человека в ход обработки привело к увеличению стабильности процесса обработки.

4. Появилась возможность многостаночного обслуживания.

5. Отпала необходимость в применении сложных, фасонных режущих инструментов и различных приспособлений к ним, за счёт обеспечения сложной траектории движения относительно простого режущего инструмента по программе (т.н. инструменты для контурной обработки).

6. Изменилась конструкция вспомогательных приспособлений для установки режущего инструмента на станке. Было сокращено их разнообразие и создан единый ряд унифицированных конструкций посадочной и хвостовой части.

7. Появилась возможность предварительной настройки режущих инструментов вне станка с использованием специальных приборов с отсчётными микроскопами. В связи с этим повысились требования к качеству изготовления и заточки режущих инструментов.

8. Был создан новый тип шаговых двигателей для привода исполнительных органов станка по программе. Если в обычных станках для переключения подач и скоростей шпинделя используют зубчатые муфты, переключаемые вручную, то в станках с ЧПУ эти переключения производятся электромагнитными муфтами. Это обеспечило, в частности, бесступенчатое регулирование оборотов шпинделя и подач. Большое распространение нашли, в частности, шариковые винтовые пары для беззазорной передачи движения от привода к исполнительному органу. Таким образом, в приводах подач устранены люфты, которые имеют место в станках с ручным управлением.

9. Изменилась структура операции. Высокая точность позиционирования, а также возможность различных поворотов и перемещений режущего инструмента и заготовки, привели к уменьшению числа установов за счёт увеличения числа позиций.

10. Изменились требования в отношении квалификации станочника и наладчика: к первому – упростились (за ним остались действия по установке и снятию изделий, а также наблюдение за ходом процесса), ко второму – возросли (основная работа связана с настройкой инструмента, его установкой на станке и программированием).

11. Повысилась культура производства, снизилась утомляемость станочника. Особенно это касается сверлильных работ, которые, среди всех видов работ на металлорежущих станках с ручным управлением, являются наиболее утомительными 5.

12. Изменились требования к технологичности заготовок, поступающих на станок, и деталей, изготавливаемых на станках с ЧПУ. К заготовкам требования стали более жёсткими (отсутствие литейной корки и неоднородностей материала по глубине, наличие малых припусков и незначительных отклонений размеров, формы и расположения поверхностей).

Требования к деталям, наоборот, снизились: допускается и приветствуется наличие сложных поверхностей с высокой точностью и малой шероховатостью.

Требования к технологичности изделий, обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ 6, 9, 12

• Усложнение геометрической формы изделия не влечёт за собой значительного роста трудоёмкости его обработки. Однако технологичным является наименьшая разнотипность геометрических элементов, образующих наружный и внутренний контуры деталей.

• Рационально задание криволинейных участков профиля уравнениями, а не координатным способом.

• Простановку линейных размеров необходимо вести от одной поверхности (единой базы).

• Не рекомендуется задавать радиус сопряжения поверхностей менее 1 мм.

• Большое значение имеет ограничение форм и размеров канавок для выхода инструмента. Необходимо задавать форму канавки, которую можно образовать не канавочным, а подрезным резцом.

• Предпочтительно увеличение шероховатости обрабатываемой поверхности ближе к оси вращения. Это объясняется снижением скорости резания при постоянном числе оборотов шпинделя в случае приближения резца к оси вращения. Как следствие, увеличение шероховатости.

Требования к технологичности изделий, обрабатываемых на сверлильных и фрезерных станках с ЧПУ 5, 12

• Наиболее технологичными являются жёсткие и точные заготовки с обрабатываемыми поверхностями, доступными для режущего инструмента без переустановки заготовки.

• Припуски на обработку должны быть небольшими. Особенно это важно для проливаемых отверстий. Если отверстие в заготовке выполнено со смещением оси от номинального расположения, то расточной резец или сверло, удаляя неравномерный припуск, будет работать в неблагоприятных условиях и быстро выйдет из строя.

Наметилась тенденция не отливать отверстия в стенках заготовки, а вырезать их с помощью кольцевых свёрл. Вырезанный материал может быть использован в качестве заготовки плоских цилиндрических деталей. Припуск на окончательную обработку после кольцевого сверления равен 13 мм.

• Нежелательно наличие наклонных обрабатываемых поверхностей, непараллельных координатным перемещениям рабочих органов станка.

• Основание заготовки (установочная база), которым она укладывается на стол станка или в приспособление должно иметь достаточную протяжённость.

• Сопряжение стенок наружных и внутренних обрабатываемых контуров изделия следует выполнять одинаковыми радиусами.

• Нетехнологичны отверстия, у которых отношение длины к диаметру более пяти (глубокие отверстия). Следует учитывать, что наибольший вылет инструмента от торца шпинделя не должен превышать пяти диаметров выдвижного шпинделя.

• Диаметры отверстий во внутренних стенках должны быть меньшими, чем диаметры отверстий в наружных стенках.

• Нетехнологичны кольцевые канавки и выточки в отверстиях, т.к. их обработка на станке с прямолинейной позиционной системой управления возможна только с помощью сложных дополнительных приспособлений (план-суппортной расточной головки с механическим поперечным выдвижением резца).

• Число разнотипных, точных и резьбовых поверхностей должно быть сведено к наименьшему.

Известно, что только для одного резьбового отверстия необходимо применять 34 инструмента: центровочное сверло, которое одновременно образует заходную фаску, спиральное сверло и один-два метчика.

Для гладкого отверстия с высокой точностью необходимо применять не менее 4-х инструментов, например, сверло-зенкер-расточной резец-развёртка.

Спиральное сверло может создать искривление оси отверстия (увод сверла) за счёт несимметричности перемычки при его вершине или не перпендикулярности плоскости заготовки к оси сверла.

Зенкер улучшает точность отверстия и шероховатость, но копирует и сохраняет погрешность оси отверстия.

Роль расточного резца, который требует жёсткого крепления, состоит, прежде всего, в исправлении расположения оси отверстия, образованного сверлом и зенкером.

Развёртка, в отличие от резца, не требует жёсткого крепления и направляется по предварительно расточенному отверстию («плавает»), снимая малые припуски (0,050,10 мм) и улучшая геометрическую форму отверстия. Размер отверстия в большинстве случаев равен диаметру развёртки. Если при развёртывании происходит явление «разбивания», то это свидетельствует о биении инструмента и погрешности затачивания.

Анализ типоразмеров отверстий в плоских деталях показывает, что 90% из них могут быть получены на сверлильных станках с ЧПУ за одну операцию с использованием от 2-х до 6-ти инструментов (без снятия фаски в отверстии с противоположной стороны) 2.

• Простановку линейных размеров необходимо вести от одной поверхности (единой базы) в каждом координатном направлении.

Рассмотрим примеры трёх моделей станков с ЧПУ отечественного производства.

Примеры моделей станков с ЧПУ

1. Токарно-револьверный станок с ЧПУ модели 1325Ф30(рис. 1.17.4)

Рис. 1.17.4. Эскиз рабочей зоны станка 1325Ф30:

1 – неподвижная передняя бабка; 2 – цанговый самоцентрирующий патрон;

3 – заготовка; 4 – револьверная головка; 5 – револьверный суппорт;

6 – деталеуловитель

Расшифровка обозначения: 1 – токарная группа оборудования, 3 – разновидность (револьверный тип станка), 25 – наибольший диаметр обрабатываемой заготовки (мм), Ф30 – контурная система управления.

Работу данных станков можно наблюдать, в частности, в механическом цехе № 47 Новосибирского приборостроительного завода (НПЗ). Станки применяются в мелко- и среднесерийном производстве для изготовления деталей типа тела вращения со ступенчатым и криволинейным профилем, и отношением длины к диаметру не более 4-х. На станках выполняют точение, растачивание, подрезку, прорезку, отрезку, сверление, нарезание резьбы и т.п.

Особенностями 1325Ф30 являются следующие конструкторские и технологические характеристики.

• Обрабатываются, чаще всего, кратные заготовки (прутки или трубы круглого сечения), устанавливаемые в цанговый самоцентрирующий патрон. Это объясняется возможностью программирования автоматической подачи заготовки в зону обработки с помощью цангового патрона и подающей цанги. Диаметр заготовки должен лежать в пределах 625 мм. Наибольшая длина заправляемого прутка – 3000 мм.

Использование штучных заготовок технически возможно, но это прерывает процесс обработки и затрудняет многостаночное обслуживание. Наибольший диаметр штучной заготовки, устанавливаемой на станке в трёхкулачковом самоцентрирующем патроне, равен 125 мм.

Наибольшая длина обработки составляет всего 100 мм.

• Применяемые на станке резцы и осесимметричные инструменты (свёрла, зенкеры, развёртки, метчики), размещаются в 12-ти позиционной револьверной головке (РГ) с горизонтальной осью поворота, и перемещается по двум линейным координатам (вдоль Z– в направлении оси вращения шпинделя, и вдольX– перпендикулярно этому направлению в горизонтальной плоскости). Время поворота РГ на одно гнездо равно 2 сек.

• Инструменты могут занимать все 12 гнёзд РГ. В обычном револьверном станке с ручным управлением, при изготовлении детали из прутка, одно гнездо, как правило, оставляют для упора (вспомогательного инструмента в виде стержня для ограничения выдвижения прутка на заданную длину). В станке с ЧПУ это выдвижение заготовки обеспечивается по программе.

• Револьверная головка расположена за осью вращения шпинделя, что облегчает оператору наблюдение за обработкой. Такое расположение револьверной головки требует применения только левых резцов, работающих «слева – направо». Применение на металлорежущих станках левых резцов не часто. Поэтому, с одной стороны, их использование на данном станке выгодно: нет претендентов на эти резцы со стороны других станков, а с другой – не очень удобно, как раз потому, что не у кого заимствовать, в случае необходимости.

• Имеется детале-уловитель (программируемая «ладошка»), которая раскрывается непосредственно перед отрезкой детали от заготовки и не даёт детали упасть вниз. Данное устройство повышает культуру производства.

• Наиболее технологичной для данного станка является деталь с односторонним сбегом концентричных поверхностей вращения, обрабатываемых за один установ.

• Наибольшее число оборотов шпинделя станка – 3 500 об/мин. Мощность главного привода – 11 кВт. Наибольшая точность размеров, достигаемая на станке – 78 квалитеты. Наименьшая шероховатость обработанных поверхностей по шкалеR_aсоставляет 1,6 мкм для стали и 0,63 мкм для цветных металлов.

• Основными видами отказов станка, по данным опроса станочников цеха № 47 НПЗ, являются заклинивание подающей цанги и заклинивание револьверной головки.

• Имеется возможность одновременного обслуживания оператором двух – трёх станков.

2. Вертикально-сверлильный станок с ЧПУ модели 2Р135Ф2(рис. 1.17.5)

Рис. 1.17.5. Общий вид станка 2Р135Ф2:

1 – основание; 2 – салазки крестового стола; 3 – револьверная головка;

4 – коробка скоростей; 5 – револьверный суппорт; 6 – редуктор подач;

7 – подвесной пульт управления; 8 – шкаф с электрооборудованием;

9 – стойка с ЧПУ; 10 – колонна; 11 – крестовый стол

Расшифровка обозначения: 2 – сверлильная группа оборудования; Р – тип инструментоносителя (револьверная головка); 1 – разновидность станка; 35 – наибольший диаметр обрабатываемого отверстия (мм); Ф2 – позиционная система управления.

Станок предназначен для обработки плоскостных изделий типа фланцев, крышек, плит и т.п., в мелко- и среднесерийном производстве. На станке можно производить сверление, рассверливание, растачивание, зенкерование, зенкование, цекование, нарезание резьбы метчиками и фрезерные работы.

В качестве станочных приспособлений используются прихваты, станочные тиски, трёхкулачковые патроны и универсально-переналаживаемые приспособления.

Особенностями 2Р135Ф2 являются следующие конструкторские и технологические характеристики:

• Инструмент расположен в поворотной 6-ти позиционной револьверной головке (РГ) с возможностью вертикальной подачи вдоль оси вращения шпинделя Z. В пяти её гнёздах устанавливают инструменты для обработки отверстий, а в одном – концевую или торцовую фрезу для лёгких фрезерных работ.

Все инструменты расположены в порядке их вступления в работу.

Время поворота РГ на одну позицию составляет 3,2 сек., на две –

4,6 сек., на три – 5,6 сек., на четыре – 7,0 сек., на пять – 7,6 сек., на полный поворот – 8,6 сек.

• Наиболее технологичной для данного станка является заготовка с обрабатываемыми поверхностями, доступными для режущего инструмента без её переустановки. Обработка не должна требовать более 6-ти режущих инструментов.

• Заготовка расположена на крестовом столе с телескопической защитой направляющих, который автоматически перемещается по осям XиY. Возможно одновременное перемещение стола и револьверной головки.

• Обработка отверстий выполняется без предварительной разметки и применения кондукторов. Однако для повышения точности расположения осей отверстий необходимо перед сверлением производить их центрование короткими спиральными свёрлами или центровочными свёрлами.

Точность позиционирования стола составляет 0,05 мм. Повторяемость позиционирования выполняется с точностью 0,03 мм. Наибольший диаметр сверления в стали – 35 мм, наибольший диаметр резьбонарезания в стали – М24.

• Различают два основных варианта последовательности обработки отверстий:

а) каждый инструмент обрабатывает все отверстия данного размера, а затем производится смена инструмента и цикл повторяется;

б) каждое отверстие обрабатывается всеми инструментами, затем производится позиционирование и обрабатывается следующее отверстие.

Поскольку время позиционирования стола меньше времени смены инструмента, то обработку отверстий 9-го, и грубее, квалитета точности выполняют по первому варианту.

При обработке отверстий 8-го и 7-го квалитетов точности, или отверстий с точностью межосевого расстояния 0,10,2 мм, предварительные переходы (центрование, сверление, зенкерование, цекование) выполняются по первому варианту, а окончательные (зенкерование под развёртывание, развёртывание, нарезание резьбы) – по второму.

• Предусмотрено автоматическое изменение режимов резания. Наибольшая скорость холостых перемещений стола составляет 3,8 м/мин, револьверного суппорта – 4 м/мин. Наибольшая частота вращения шпинделя равна 1 400 об/мин. Мощность главного привода – 4 кВт.

• Подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) выполняется от центробежного насоса. Для охлаждения инструмента в зоне резания предусмотрен индивидуальный привод. Подача СОЖ в автоматическом цикле начинается при движении револьверного суппорта вниз (начало рабочей подачи) и прекращается с началом возврата суппорта в исходное положение.

• Имеется устройство для механизированной выпрессовки инструмента из шпинделя. Отверстие в шпинделе выполнено с конусом Морзе 4.

• Имеется возможность одновременного обслуживания оператором двух – трёх станков.

• Недостатками станков с РГ, и данного станка в частности, являются пониженная жёсткость шпинделя из-за использования револьверной головки, дополнительная погрешность из-за поворота РГ, ограниченное число устанавливаемых на станке инструментов, относительно малая рабочая зона, ограниченность фрезерных работ и невозможность выполнения высокоточного растачивания 1, 3.

2. Вертикально-фрезерный консольный станок с ЧПУ модели 6Р13Ф3 (рис. 1.17.6)

Рис. 1.17.6. Общий вид станка 6Р13Ф3:

1 – гидростанция; 2 – станина; 3 – консоль; 4 – поперечные салазки;

5 – стол; 6 – стойка с ЧПУ; 7 – шпиндельная бабка

Расшифровка обозначения: 6 – фрезерная группа оборудования; Р – тип серии станка; 1 – тип станка (консольный вертикально-фрезерный); 3 – номер размера стола: 400×1 600 мм; Ф3 – контурная система управления.

Станок изготовлен в одноинструментном исполнении и предназначен для обработки плоских или пространственных изделий сложного профиля из стали, чугуна или цветных металлов торцовыми, концевыми и фасонными фрезами, а также свёрлами, зенкерами, метчиками, развёртками, резцами и т.п. Наиболее распространёнными инструментами являются концевые фрезы. Применяется в мелко- и среднесерийном производстве.

Особенностями 6Р13Ф3 являются следующие конструкторские и технологические характеристики.

• Пространственная обработка на станке достигается сочетанием движения стола станка с заготовкой в горизонтальной плоскости по двум координатам и вертикальным перемещением шпиндельной головки с режущим инструментом. Все три движения имеют индивидуальные приводы. Наибольшая скорость холостых перемещений равна 2,4 м/мин.

• Смена инструмента выполняется вручную, а его закрепление в шпинделе производится с помощью устройства механизированного крепления.

• Имеется два режима работы: режим программного управления и режим ручного управления. Обороты шпинделя устанавливаются вручную. Наибольшая частота вращения шпинделя – 2 000 об/мин. Мощность главного привода – 7,5 кВт. Консоль имеет как программное, так и ручное перемещение.

• Точность обработки криволинейного контура лежит в пределах

0,1 мм, а точность линейных размеров – в пределах 0,08 мм6.

• Наиболее технологичной для станка является обработка, требующая ограниченную номенклатуру режущего инструмента.

Система координат станков с ЧПУ

Система координат станков с ЧПУ

ГОСТ 23597-79 регламентирует оси перемещений в станках с ЧПУ. По нему устанавливают направления движения рабочих органов станка, связанных с обрабатываемой заготовкой, и обозначение осей координат.

Точностью обработки на станках с ЧПУ в определённой степени можно управлять. Искажение контура обрабатываемой заготовки можно уменьшить в процессе подготовки управляющей программы: предыскажением траектории движения, снижением подачи, уменьшением припуска, изменением размера инструмента.

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1. В чём преимущества и недостатки станков с кулачковой системой управления в сравнении со станками с ручным управлением?

2. В чём общность и различия между кулачковой и числовой системами программного управления?

3. В чём преимущества станков с ЧПУ в сравнении со станками с ручным управлением?

4. Каковы особенности токарно-револьверного станка модели 1325Ф30?

5. Каковы особенности вертикально-сверлильного станка модели 2Р135Ф2?

6. Что влияет на выбор последовательности обработки отверстий на станке 2Р135Ф2?

7. Сравните станки моделей 1325Ф30 и 2Р135Ф2: по инструменту, обрабатываемым заготовкам, системам управления, приспособлениям, видам движений.

8. Каковы особенности вертикально-фрезерного станка модели 6Р13Ф3?

9. Какая дополнительная информация указывается в обозначении моделей станков с ЧПУ?

10. В чём принципиальное различие между контурной и позиционной системами ЧПУ?

11. В чём особенность вспомогательного инструмента для станков с ЧПУ?

12. Укажите 34 требования к технологичности изделий, обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ.

13. Укажите 34 требования к технологичности изделий, обрабатываемых на фрезерных и сверлильных станках с ЧПУ.

14. Дать краткую характеристику технологической оснастки для станков с ЧПУ.

15. Поясните назначение и принцип действия быстросменного патрона с шариковым захватом.

Библиографический список к теме № 1.17

1. Шарин, Ю.С. Станки с числовым управлением/ Ю.С. Шарин. – М.: Машиностроение, 1976.

2. Шарин, Ю.С. Обработка деталей на станках с ЧПУ/ Ю.С. Шарин. – М.: Машиностроение, 1983.

3. Судоплатов, И.П. Обработка деталей на станках с ЧПУ/ И.П. Судоплатов. – М.: Машиностроение, 1976.

4. Марголит, Р.Б. Обработка на токарных станках с программным управлением/ Р.Б. Марголит. – М.: Машиностроение, 1976.

5. Марголит, Р.Б. Наладка станков с программным управлением: учеб. пособие для машиностроительных техникумов/ Р.Б. Марголит. – М.: Машиностроение, 1983.

6. Маталин, А.А. Проектирование технологических процессов обработки деталей на станках с числовым программным управлением/ А.А. Маталин, Б.И. Френкель, Ф.С. Панов. – Л.: Изд. Ленингр. ун-та, 1977.

7. Конструкция и наладка станков с программным управлением и роботизированных комплексов: учеб. пособие для СПТУ/ Л.Н. Грачёв, В.Л. Косовский, А.Н. Ковшов и др. – М.: Высшая школа,1986.

8. Горбунов, Б.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки: учеб. пособие для студентов не машиностроительных специальностей вузов/ Б.И. Горбунов. – М.: Машиностроение, 1981.

9. РТМ-1.4.621-79. Требования к технологичности деталей, обрабатываемых на токарных станках с ЧПУ – НИАТ, 1980.

10. Власов, С.Н. Устройство, наладка и обслуживание металлообрабатывающих станков и автоматических линий: учебник для техникумов/ С.Н. Власов, Г.М., Годович, Б.И. Черпаков. – М.: Машиностроение, 1995.

11. Сергиевский, Л.В. Пособие наладчика станков с ЧПУ/ Л.В Сергиевский, В.В. Русланов. – М.: Машиностроение, 1991.

12. Гжиров, Р.И. Программирование обработки на станках с ЧПУ: справочник/ Р.И. Гжиров, П.П. Серебреницкий. – Л.: Машиностроение. ЛО, 1990.

13. Фадюшин, И.Л. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС/ И.Л. Фадюшин, Я.А. Музыкант, А.И. Мещеряков и др. – М.: Машиностроение, 1990.

14. Кузнецов, Ю.И. Оснастка для станков с ЧПУ: справочник/ Ю.И, Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н. Байков. – М.: Машиностроение, 1990.