Металлообработка: особенности станка с чпу, его виды, основные элементы оборудования

Устройство станка с ЧПУ: его основные узлы, классификация, особенности

Современный технологический прогресс позволил усовершенствовать металлообрабатывающую отрасль, а также уменьшить риски для человека при работе с металлом.

Использование числового программного управления на станках по обработке металла, дает возможность изготавливать детали в соответствии к заданным размерам. Кроме того, эта система уменьшает количество брака в готовом изделии, а также дает хорошее качество на выходе.

Устройство станка с ЧПУ и его основные узлы представляют собой металлообрабатывающий станок, на котором установлено числовое программное управление, с помощью которого минимизируется вмешательство человека в работу машины при изготовлении детали.

Виды и классификация станков с ЧПУ

Существует большое количество агрегатов с ЧПУ, которым отделена определенная роль.

Функции и характер работ

Станки делятся на виды согласно своим функциям и характера работ:

  • Токарные. Предназначены для обработки заготовок, путем вращения и резания металла;
  • Фрезерные станки. Используются для обработки плоских и фасонных поверхностей, деревянных, металлических, а также иных заготовок;
  • Сверлильные. Служит для сверления глухих и сквозных отверстий в цельном изделии, закручивании или раскручивания и так далее;
  • Шлифовальные. Используют для шлифовки изделия;
  • Другие.

Классификация механических устройств с числовым программным управлением происходит в зависимости от их качеств и характеристик, различие которых довольно существенно.

Масса

Исходя из массы, станок с ЧПУ может быть:

  • Легкий (вес до 1 т);
  • Средний (вес до 10т);
  • Тяжелый (вес до 100т);
  • Уникабельный (вес более 100т).

Степень точности

Агрегаты с числовым программным управлением обладают высокой жесткостью и точностью, что дает возможность обеспечить высокое качество обработки изделия. По степени точности металлообрабатывающие машины делятся:

  • Н – нормальной точности;
  • П – повышенной точности;
  • В – высокой точности;
  • А – особо высокой точности;
  • С – особо точные (мастер — станки).

Уровень универсальности

Область применения устройств, на которых применяется числовое программное управление довольно обширна. Они используются для изготовления, как единичных изделий, так и массового производства. Исходя из этого, можно выделить еще одну категорию классификации по уровню универсальности машины:

  • Универсальные. Они используются для изготовления небольших партий деталей или одной единицы продукта, имеют широкое распространение на небольших предприятиях;
  • Специализированные. Этот вид станков используют на специализированных предприятиях, так как они изготавливают детали одного типа большими партиями;
  • Специальные. Эти станки производят одну деталь, как правило, используют для массового производства.

Расположение шпинделя

Еще одной важной особенностью, по которой можно классифицировать металлообрабатывающие устройства – это расположение шпинделя. Оно бывает:

  • Горизонтальное;
  • Вертикальное;
  • Наклонное;
  • Комбинированное.

Приведенная классификация не является исчерпывающей, приборы классифицируют еще по типоразмерам, назначением, но представленное описание даст вам оптимальное представление о разновидностях станков с чпу.

Основные узлы станков с ЧПУ

Вся конструкция оборудования в основном состоит из узлов, задача которых выполнять положенную на них определенную функцию. В зависимости от ее вида возможно наличие дополнительных узлов, что обеспечивает индивидуальные особенности агрегата.

На примере токарного станка, рассмотрим, какими основными узлами обладают машины с ЧПУ. Основной задачей токарных станков является обработка заготовок, путем вращения и резания металла.

Среди основных узлов токарного станка с ЧПУ выделяют:

  1. Основание.
  2. Станина.
  3. Шпиндельная бабка.
  4. Резцовая головка автомат.
  5. Приводы передач.
  6. Задняя бабка.
  7. Датчик нарезания резьбы.
  8. Панель управления.

Следует подробней поговорить об этих узлах токарного станка.

  • Основание. Представляет собой литую прямоугольную форму, которая в паре с сатиной обеспечивает крепкую конструкцию и виброустойчивость;
  • Станина. Выступает главной деталью токарного станка. Она соединяет остальные узлы и механизмы устройства. Состоит из двух стенок, соединение между которыми осуществляется благодаря поперечным элементам, обеспечивающих жесткость и крепость. На сатину крепятся бабка, коробка передач, а также специальные направляющие, которые в зависимости от вида металлообрабатывающего устройства, перемещают заднюю бабку и суппорт с фартуком;
  • Шпиндельная бабка. В ней находится шпиндельный подшипниковый узел, который фиксирует и вращает установленную заготовку;
  • Резцовая головка автомат. Последовательно устанавливает режущие инструменты в рабочее положение;
  • Приводы подач (главного движения, продольной и поперечной подачи). Электромоторы преобразующие вращательное перемещению ротора в линейное движение узлов с помощью шарико-винтовых пар;
  • Задняя бабка. Ее задача, удерживать в центрах обрабатываемой заготовки;
  • Датчик нарезания резьбы. Специальный датчик, установлен на шпиндельной бабке. Он предназначен для нарезания резьбы;
  • Панель управления.  В токарный станок встроено несколько панелей, для комфортной работы и контролирования процесса изготовления деталей. Они размещены как в рабочей зоне, так и иных системах ЧПУ.

В сравнении с токарным станком другие металлообрабатывающие машины могут иметь другую комплектацию.

Знание устройства станка с ЧПУ и его основных узлов, позволит быстро включиться в работу с агрегатом, а в случае чего, устранить неполадки, или объяснить мастеру суть проблемы.

Источник: https://VseOChpu.ru/ustrojstvo-stanka-s-chpu-ego-osnovnye-uzly/

Особенности металлорежущих станков

Металлорежущие станки представляют собой машины для обработки заготовок в точно заданный размер удалением слоя припуска с образованием стружки.

Для работы в основном используется абразивный либо лезвийный режущий инструмент. Станки также выполняют выглаживание поверхности, обкатку роликами и другие операции.

Металлообрабатывающее оборудование позволяет вести обработку металлических и неметаллических материалов.

Например, капрона, текстолита, различных видов пластиков и дерева, но для обработки твердых материалов (керамики или стекло) предназначены специальные станки.

Основное деление массива металлорежущих станков происходит по технологическому способу обработки, способу перемещения механизмов и виду применяемого инструмента.

Различают 10 групп станков:

  • Первая группа – токарные агрегаты. Они составляют порядка 30% станочного парка. Используются для обработки точением деталей вращения. Движением резания для группы является вращение заготовки.
  • Вторая – сверлильные и расточные агрегаты. Их доля составляет 20%, используются для обработки отверстий различными способами. Вращение инструмента и его подача при неподвижной детали являются главными движениями резания. У расточных аппаратов добавляется ход стола с деталью.
  • Третья – шлифовальные, полировальные, заточные и доводочные аппараты. Составляют 20% от общего числа подобного оборудования. Работают абразивным инструментом. В полировальных и доводочных агрегатах применяется абразивная паста и порошок, шлифовальные ленты и бруски.
  • Четвертая – аппараты для физико-химической обработки и комбинированные. К этой группе относятся, например, агрегат для электроэрозионной обработки.
  • Пятая группа – зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие аппараты. Составляют 6% всего парка. Используются для нарезания разных видов зубчатых колес и резьбы. Они выполняют черновые и финишные операции.
  • Шестая – фрезерные аппараты. Насчитывают 15% от общего числа оборудования. Рабочим инструментом являются многолезвийные фрезы разных конструкций.
  • Седьмая группа – строгальные, протяжные, долбежные станки. На их долю приходится 4% станков. Имеют прямолинейное рабочее движение стола. У долбежных станков главное движение – возвратно-поступательное перемещение резца. Протяжные станки используются для обработки отверстий и пазов с помощью многолезвийного инструмента – протяжки.
  • Восьмая – разрезные станки. Служат для разрезания заготовок типа круга, уголков, прутков.
  • Девятая группа – разные станки. В эту группу входят станки для балансировки, правки и других операций.
  • Десятая – резервная. Многоцелевые станки вроде оборудования с ЧПУ и обрабатывающих центров позволяют реализовывать ряд способов механообработки. В соответствии с видом выполняемой операции включаются в одну из станочных групп.

Классификация по типам

В пределах каждой из 10 групп происходит разделение на 10 типов в соответствии со следующими критериями:

  • компоновка базовых узлов;
  • способ обработки и используемого инструмента;
  • уровень автоматизации и прочих технологических особенностей.

К примеру, в группу шлифовальных и полировальных аппаратов входят кругло и плоскошлифовальные станки, продольно-шлифовальные и притирочные. В группе строгальных и долбежных станков – продольно-строгальные одностоечные, поперечно-строгальные и долбежные.

В пределах одного типа происходит деление на 10 типоразмеров.

Классификация металлорежущих станков по совокупности технологических параметров наглядно представлена в таблице.

Классификация металлорежущих станков по классу точности

Весь парк станков для механической обработки поделен на 10 групп. В каждой группе присутствует деление из 10 типов, а каждый еще поделен на 10 типоразмеров.

Критерием группы является общность технологического способа обработки либо сходство назначения. Например, строгальные и протяжные, зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие.

Каждый тип объединяет степень универсальности, количество основных рабочих органов, назначение, конструктивное исполнение. Внутри типа оборудование различается по шести техническим параметрам.

В резервную группу 0 относят станки, работающие с применением новейших технологических методов.

Систематизация по базовому размеру

Стандартами регламентируются базовые параметры оборудования, характерные этому типу. Для группы токарных и круглошлифовальных станков это максимальный размер детали под обработку.

У фрезерных станков основным считается габарит рабочего стола для установки заготовок и оснастки. Для поперечно-строгальных станков базовым является величина хода ползуна.

Совокупность станков для одного вида обработки, с похожей кинематикой, устройством, но отличающихся главными размерами, называется размерным рядом. Например, согласно нормативам у зубофрезерных станков различают 12 типоразмеров с максимальным диаметром заготовки для обработки от 80 мм до 12,5 тыс. мм.

Дополнительная классификация

Существует дополнительное разделение станков:

  • по степени универсальности металлорежущее оборудование бывает универсальное и стандартное;
  • для выполнения многих видов операций, обработки широкой номенклатуры изделий по размерам и форме: широкого назначения и узкопрофильное;
  • для конкретного вида работ по изготовлению разных деталей существует специализированное оборудование;
  • для четко указанных работ – предназначено для обработки одинаковых по конфигурации деталей, но с отличающимися размерами, например, коленвалов, корпусов редукторов.
  • специальное – выполняет определенные операции с четко заданным видом детали по форме и незначительным колебанием размеров.
Читайте также:  Что собой представляет автотрансформатор, как собирается латра своими руками и схема

Универсальное станочное оборудование применяется в мелкосерийном производстве. Специализированные и специальные станки с высоким уровнем автоматизации востребованы в крупносерийном и массовом производствах, где изготавливаются крупные партии деталей.

Специальный станок ROLLER 2800 CNC

Градация по весу

В соответствии с весом и размерами обрабатываемых заготовок станки делятся на следующие виды:

  • особо тяжелые или уникальные (вес более 100 тонн);
  • тяжелые (30–100 тонн);
  • крупные (16–30 тонн);
  • средние (1–10 тонн);
  • легкие (до 1 тонны).

Разделение по классам точности

Все разнообразие металлообрабатывающих станков подразделяется по классу точности:

  • нормальная – H;
  • повышенная – П;
  • высокая – B;
  • особо высокая – A;
  • особо точная (мастер-станки) – C.

Станок токарно винторезный 1В625МП повышенного класса точности

Основная часть станочного оборудования предусматривает обработку по 6–9 квалитету точности. Станки, относящиеся к классу A, B и C имеют повышенные требования к условиям эксплуатации, это связано с их очень высокой точностью. Для их установки необходимы отдельные помещения с неизменной температурой и влажностью.

Металлорежущие станки не могут существовать без маркировки. Буква обозначения класса точности, кроме станков нормальной точности H, добавляется в маркировку. Например, 16К20П.

По степени автоматизации

Часто металлорежущие станки производят с дополнительной функцией автоматизации. В зависимости от степени автоматизации станки разделяются на такие виды:

  • ручное управление;
  • полуавтоматы, когда цикл обработки ведется автоматически, а оператор меняет заготовку и включает станок;
  • автоматы, где непрерывно происходит множество рабочих циклов автоматически, без оператора, включая замену инструмента, загрузку и выгрузку деталей;
  • станки с ЧПУ, они производятся с функцией быстрого изменения режимов работы корректировкой программы.

Токарные станки с ЧПУ

Современные металлорежущие станки производят с дополнительным оснащением, это ускоряет процесс обработки материала. Увеличить степень автоматизации в мелкосерийном производстве мастера могут при условии большего использования станков с числовым (цикловым) программным управлением (ЧПУ). В их маркировке присутствует буква Ф (Ц).

Цифровое обозначение за буквой указывает на тип управляющей системы:

  • цифровая индикация Ф1 – система позволяет делать предварительный набор координат, цифровая индикация отображает в числовом выражении настоящее положение и перемещение подвижного узла станка;
  • прямоугольная или позиционная система Ф2;
  • контурная Ф3;
  • универсальная Ф4 – объединяет контурную и позиционную обработку детали.

Принцип обозначения

Модели металлорежущих станков имеют оригинальное обозначение, в виде сочетания букв и цифр.

Установлен следующий порядок маркировки:

  • начальная цифра – это принадлежность станка к группе;
  • следующая составляющая показывает его тип;
  • третья и четвертая обозначают характерный параметр (размер заготовки, габарит стола).

Расшифровка маркировки станка

Буква за первой или второй цифрой указывает на модернизацию по основным параметрам. Любая буква, завершающая маркировку кроме A, C, B, H, M, П и Ф показывает проведенную модификацию с изменением конструкции узлов.

Буквы A, C, П, B являются обозначением класса точности. При появлении у станка инструментального магазина добавляется буква М.

Современные типы металлорежущих станков бывают разные. Для обозначения станков с ЧПУ используется Ф, ну а где есть револьверная головка, присутствует в конце маркировки Р.

Такие металлорежущие станки пользуются огромной популярностью у мастеров.

К примеру, обозначение 2Н135 говорит о том, что это вертикально-сверлильный станок второй группы, 1 типа с модернизацией Н. Предельный диаметр устанавливаемого сверла 35 мм.

Видео: Общие сведения о металлорежущих станках

Источник: https://promzn.ru/rezka-metalla/metallorezhushchie-stanki.html

Чпу станки: особенности устройства и работы

Повышение спроса на мелкосерийное изготовление деталей различной сложности налагает особые требования на токарное оборудование. Всё большую популярность в России обретает металлообработка ЧПУ, так как она позволяет ускорить производственный процесс, минимизировать количество брака и соблюсти предельную точность даже при изготовлении мелких деталей.

Под аббревиатурой ЧПУ скрывается формулировка «числовое программное управление». Это ни что иное, как компьютерная система, управляющая приводами станка и контролирующая процесс изготовления детали на всех этапах.

Такая система может самостоятельно передвигать суппорт, направлять головку, регулировать скорость вращения шпинделя и даже самостоятельно менять рабочий инструмент. Такой подход позволяет существенно ускорить работу, а также минимизировать участие человека в процессе. Такой станок может быть использован как для изготовления одной сложной детали, так и в серийном производстве.

В этом сегменте он конкурирует с токарными полуавтоматами, постепенно вытесняя их за счёт простоты обслуживания и лучшего качества металлообработки.

Изготовление деталей на станках с ЧПУ включает в себя множество видов обработки, начиная от точения и заканчивая шлифовкой. Все эти процедуры выполняются без участия оператора, равно как и переключение между ними.

Повышенная точность при изготовлении достигается не только числовым программным управлением, но и жёсткостью самого станка. Все кинематические цепи оборудования производитель старается сделать как можно более короткими. Все приводы отличаются высочайшим быстродействием.

Очень удобно организована загрузка в станок заготовок и извлечение из него готовых деталей. Это позволяет использовать удобные погрузочные манипуляторы.

Особенности конструкции

Изготовление ЧПУ станков имеет множество особенностей в сравнении с производством обычного токарного оборудования.

Первое, чему уделяют внимание производители — это ликвидация просветов в передаточных механизмах всех приводов. Именно это позволяет добиться высокой точности проводимых станком манипуляций.

Каким бы совершенным не был ЧПУ модуль станка, при наличии зазоров в передаточных механизмах он не сможет изготовить деталь сложной конфигурации.

Уменьшение тепловых деформаций — ещё одна важная задача, стоящая перед производителем ЧПУ станков. С этой целью в работу приводов подач вносится корректировка, зависящая от показателей температурных датчиков. Анализ температур и корректировка действий механизмов происходят «на лету» без каких-либо задержек в работе.

С целью уменьшения влияния температурных погрешностей на процесс изготовления деталей, производители ЧПУ станков нередко оснащают их функцией предварительного прогрева. Это позволяет выйти оборудованию на оптимальный температурный режим и минимизировать вероятность допуска погрешности.

Изготовление деталей на станках с ЧПУ требует очень жёсткой конструкции основания. Для этого станина и другие базовые элементы в подобных станках всегда дополняются рёбрами жёсткости.

То же самое касается и подвижных элементов конструкции (салазок, суппортов). В качестве материала для изготовления базовых элементов выбирается искусственный гранит или полимерный бетон.

Такой подход позволяет снизить вибрации и обеспечить повышенную точность работ.

Снижение трения — ещё один фактор, позволяющий добиться высокой точности ЧПУ обработки. Производители станков стараются компоновать скользящие элементы в виде пары сталь + фторопласт.

Направляющие с низкой силой трения позволяют снять часть нагрузки со следящего привода, повысить точность манипуляций и снизить износ. Наибольший эксплуатационный цикл имеют направляющие качения.

Вне зависимости от скорости движения, коэффициент трения в их случае остаётся очень низким.

Приводы и цифровые преобразователи

Токарные работы ЧПУ требуют большого количества манипуляций. Они осуществляются небольшими электродвигателями, управляемыми отдельными цифровыми блоками, соединёнными с центральным процессорным модулем.

В качественном оборудовании применяются синхронные вентильные двигатели с постоянным магнитом и тормозным механизмом. Доступны также модели с асинхронными электродвигателями. Они отличаются очень малым тепловыделением, высоким КПД, низким временем раскрутки и торможения, а также сниженным трением.

Такой двигатель может работать в очень широком диапазоне скоростей, делая ЧПУ обработку очень быстрой и качественной.

Шпиндели

ЧПУ обработка требует наличия в станке жёстких, надёжных шпинделей. Кроме того, конструкция этих элементов очень усложняется из-за возложенных на них функций автоматического зажима рабочего инструмента и встроенных датчиков для диагностики.

Опоры шпинделей

Эти элементы также очень важны, так как отвечают за точность вращения шпинделей при динамично меняющихся условиях работы и постоянной вибрации.

В них устанавливаются надёжные подшипники качения с увеличенным количеством шариков и предварительной обкаткой. В более дешёвых моделях могут быть применены подшипники скольжения.

В более дорогих станках для ЧПУ обработки — особые аэростатические подшипники, в которых износ сводится к минимуму за счёт закачанного внутрь сжатого воздуха.

Позиционирующий привод

Этот привод отвечает за позиционирование рабочего инструмента, а потому должен отличаться предельно жёсткой фиксацией и очень плавным перемещением при любых скоростях.

Головка револьвера

При изготовлении деталей сложных конфигураций часто требуется задействовать несколько различных инструментов. Головка револьвера обеспечивает быструю и простую их смену. В одной головке может быть закреплено до десяти различных инструментов сразу. Однажды установив все необходимые для ЧПУ обработки инструменты, оператору станка больше не придётся заботиться об этом аспекте.

Приспособления для автоматической замены рабочего инструмента

За переключение между типами обработки в процессе изготовления детали отвечает несколько устройств: автооператоры, магазины и головки. Своей слаженной работой они обеспечивают быструю смену рабочего инструмента без прерывания рабочего процесса. При этом гарантируется стабильное положение инструмента и фиксированный вылет при быстрых повторных сменах.

Вспомогательные приспособления и механизмы

В этот перечень устройств входят загрузчики заготовок, смазочное оборудование, зажимы и т. д. С началом применения числовых блоков управления в станках, резко появилась необходимость в подобных элементах.

Так, к примеру, из-за существенно возросшей в сравнении с ручным методом скорости обработки сильно повысилось количество отделяемой стружки. Это заставило инженеров спроектировать специальное приспособление для её своевременного отвода, чтобы она не мешала токарным работам.

То же самое касается и загрузки заготовок: в процессе изготовления деталей на станках ЧПУ их подача должна осуществляться непрерывно, для чего и были спроектированы загрузочные устройства.

Читайте также:  Зенкера по металлу: описание, разновидности и советы по использованию

Как вы можете убедиться, одно лишь наличие компьютерной системы управления не превращает токарный станок в высокоточное, производительное оборудование. Именно перечисленные конструктивные особенности делают ЧПУ обработку возможной.

Источник: http://promkor-pk.ru/chpu_stanki_osobennosti/

Общие сведения о станках ЧПУ

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 профаммоносителем, 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 профамму работ в алфавитно-цифровом коде.

Управляющая программа (УП) может быть записана на программоносителях в виде перфоленты, перфокарты, гибких магнитных дисков, магнитной ленты. УП можно вводить и вручную, посредством клавишных панелей.

Указанные программоносители позволяют автоматизировать процесс подготовки УП и снизить затраты на изготовление программоносителей.

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 началсяв 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 рис.ЧПУ.1.

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 вьгчислительной техники.

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).

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.

Источник: http://Elektronik-Chel.ru/literature/stanki-s-chpu/kopiya-frezernyie-stanki.html

Классификация и конструктивные особенности станков с чпу

Технологическое оборудование машиностроительных произ­водств

По технологическим признакам и возможностям станки с ЧПУ (рис. 76) классифицируются практически так же, как и универсальные станки (см. табл. 1), на базе которых изготовляется большинство станков с ЧПУ.

Токарные станки с ЧПУ предназначены для обработки наружных и внутренних поверхностей заготовок деталей типа тел вращения, а также для нарезания наружной и внутренней резьбы.

Фрезерные станки с ЧПУ предназначенные для обработки загото­вок плоских и пространственных корпусных деталей, осуществляют следующие операции: плоское, ступенчатое и контурное фрезерование с нескольких сторон и под различными углами, сверление, растачива­ние, развертывание, нарезание резьбы и др. Сверлильно-расточные станки с ЧПУ, предназначенные для обработки отверстий, выполняют сверление, рассверливание, зенкерование, растачивание, развертыва­ние, обтачивание торцов, фрезерование, нарезание резьбы и др.

Шлифовальные станки с ЧПУ предназначены для шлифования наружных, внутренних и торцевых поверхностей деталей, имеющих прямолинейную и криволинейную формы образующей.

Многоцелевые станки с ЧПУ (обрабатывающие центры) предназ-

Рис. 76. Станки с ЧПУ:

/ — токарно-винторезный, 2 — токарно-револьверный, 3 — лоботокарний, 4 — токарно-карусель — ный, 5, 6 — горизонтально-расточный, 7— консольный горизонтально-фрезерный, 8 — консольный вертикально-фрезерный, 9 — продольно-фрезерный вертикальный, 10— продольно-фрезерный, //— продольно-фрезерный с подвижным порталом, 12— одностоечный продольно-строгальный

Начены для комплексной обработки заготовок деталей за одну уста­новку, выполняют практически все операции обработки резанием.

Электроэрозионные станки с ЧПУ предназначены для вырезания методом электроэрозии деталей сложного контура из токопроводящих материалов, обработка которых другими способами затруднена или невозможна. Обработка осуществляется непрерывно перемещающим­ся электродом-проволокой (из латуни, меди, молибдена, вольфрама) в среде керосина или вводы с антикоррозионными присадками.

В зависимости от типа управления станки с ЧПУ оснащаются различными СЧПУ: позиционными, контурными или комбинируемы­ми (позиционно-контурными).

Различают станки низкого, среднего и высокого уровней автома­тизации. В станках с низким уровнем автоматизации программируются только перемещения исполнительных органов, управляемых от УЧПУ.

Для таких станков характерно небольшое число технологических ко­манд, поступающих от УЧПУ к исполнительным органам станка.

Читайте также:  Саморезы по металлу: с прессшайбой, со сверлом и остроконечные

Эти команды хранятся в кодированном виде в УЧПУ, не требуют перера­ботки и передаются на исполнительные органы непосредственно или через силовые реле устройства электроавтоматики станка.

В станках со средним уровнем автоматизации используется большое число технологических команд.

Эти команды требуют переработки, которая осуществляется, как правило, устройством электроавтоматики, размещенным в специальном шкафу и состоящим из релейных или электронных схем.

Переработка команд заключается в их дешифровке, при которой код команды, поступающей на УЧПУ, преобразуется в сигналы, управляющие исполнительными органами станка.

Помимо дешифровки устройство электроавтоматики управляет различными автоматическими циклами (смена инструмента, сверление и т. д.).

В станках с высоким уровнем автоматизации переработку техноло­гических команд осуществляет УЧПУ.

По способу смены инструмента станки с ЧПУ подразделяются на следующие типы: с ручной сменой инструмента и его ручным закреп­лением; с ручной сменой инструмента и его механическим закрепле­нием; с автоматической сменой инструмента в револьверной головке; с автоматической сменой (манипулятором) инструмента, хранящегося в инструментальном магазине.

Показатели, характеризующие станки с ЧПУ, следующие: 1) класс точности: Н; П; В; А; С; 2) вид системы ЧПУ: Ф1; Ф2; ФЗ; Ф4; 3) выполняемые технологические операции; 4) основные параметры: наибольший диаметр изделия, устанавливаемого над станиной; наи­больший диаметр обработки при установке изделия над станиной (для патронных станков); наибольший диаметр обработки при установке изделия над суппортом (для центровых и патронных станков); наи­больший диаметр отрабатываемого прутка (для прутковых станков); ширина рабочей поверхности стола или его диаметр, наибольший условный диаметр сверления; диаметр шпинделя и др.; 5) величина перемещений исполнительных органов станка: суппорта по двум ко­ординатам; выдвижение шпинделя; перемещение стола по двум коор­динатам и т. д.; 6) дискретность СЧПУ; 7) точность и повторяемость позиционирования по управляемым координатам; 8) главный привод: вид и модель; мощность; частота вращения и ее регулирование (сту­пенчатое или бесступенчатое); числа рабочих скоростей и автоматиче­
ски переключаемых скоростей и т. д.; 9) привод подач: вид и модель; мощность, пределы и числа рабочих подач; скорость быстрого перемещения и т. д.; 10) число инструментов в резцедержателе, револь­верной головке или в инструментальном магазине; 11) способ смены инструмента;

12) число управляемых координат и число одновременно управляемых координат;

13) обозначение координатных осей и на­правление движения исполнительных ор­ганов; 14) тип и модель УЧПУ; 5) вид интерполяции: линейная; линейно-кру­говая и т. д.; 16) вид программоносителя и код программирования; 17) габариты и масса станка.

Система координат и направление движений исполнительных органов станков с ЧПУ. Работа станка с ЧПУ и программирование процесса обработки связаны с системами координат. Для станков с ЧПУ на­правление перемещений и их символика стандартизованы. Координат­ные оси расположены параллельно направляющим станка.

Единой системой координат для всех станков с ЧПУ является правая система (рис. 77), в которой координатные оси X, Y и Z (сплошные линии) указывают положительное направление перемещений инструмента от­носительно неподвижных частей станка.

Координатные оси X, Y* и Z (пунктирные линии) направлены противоположно осям X, Y и Z, указывают положительные направления перемещений заготовки отно­сительно неподвижных частей станка.

Ось X всегда расположена горизонтально, ось Z совмещается с осью вращения инструмента (на токарных станках — с осью вращения шпинделя). Положительными всегда являются такие движения, при которых инструмент и заготовка взаимно удаляются.

Круговые перемещения инструмента (например, поворот оси шпинделя фрезерного станка) обозначают буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y) и С (вокруг оси Z). Круговые перемещения заготовки (например, управляемые по программе пово­рота стола на расточном станке) обозначаются соответственно А', В С.

Рис. 77. Стандартная система координат в станках с ЧПУ

Для программирования обработки необходимо, чтобы направление перемещения каждого исполнительного органа станка обозначалось определенной буквой, которая указывает в УП на тот исполнительный орган, который необходимо включить.

Клавиатура перфоратора не имеет букв со штрихами; поэтому для записи информации на перфо­ленту при обозначении направлений перемещений двух исполнитель­ных органов вдоль одной оси используют так называемые вторичные
оси: U(вместо X), V(вместо Y), ^(вместо Z).

При перемещении трех исполнительных органов вдоль одного направления используют тре­тичные оси: Р, Qm R. Примеры расположения и буквенных обозначе­ний координатных осей на различных станках с ЧПУ представлены на рис. 76.

Способы и начало отсчета координат. При настройке станка с ЧПУ каждый ИО устанавливается в некоторое исходное положение, из которого он перемещается при обработке заготовки на строго опреде­ленные расстояния, поэтому инструмент проходит через заданные опорные точки траектории.

Конструктивные особенности станков с ЧПУ. Станки с ЧПУ должны обеспечивать высокую точность и скорость отработки перемещений заданных УП, а также сохранять эту точность в заданных пределах при длительной эксплуатации.

Конструкция станков с ЧПУ, как правило, обеспечивает совмещение различных видов обработки, автоматизацию загрузки заготовок и выгрузки деталей, автоматическое или дистанци­онное управление сменой инструмента, возможность встройки в об­щую автоматическую систему управления. Высокая точность обработки определяется точностью изготовления и жесткостью станка.

В конст­рукциях станков с ЧПУ используют короткие кинематические цепи, что повышает статическую и динамическую жесткость станков. Для всех исполнительных органов применяют автоматические приводы с минимально возможным числом механических передач. Эти приводы должны иметь высокое быстродействие.

Точность станков с ЧПУ повышается в результате устранения зазоров передаточных механизмов приводов, уменьшения потерь на трение в направляющих и механиз­мах, повышения виброустойчивости, снижения тепловых деформаций.

Узлы, входящие в состав станков с ЧПУ, подразделяются на следующие основные группы: 1) базовые (станина, стойки, колонны, поперечины), определяющие относительное расположение остальных узлов; 2) узлы, несущие заготовку и определяющие характер ее движе­ния в процессе обработки (стол, передняя и задняя бабки, ползун); 3) узлы, несущие инструмент и определяющие его положение относи­тельно заготовки (суппорт, револьверная головка, бабка инструмен­тального шпинделя); 4) приводы СЧПУ.

В конструкциях современных станков применяют следующие уни­фицированные узлы, использование которых снижает стоимость изго­товления, эксплуатации и ремонта станков; автоматические коробки скоростей; комплексные электроприводы с асинхронными электро­двигателями и электродвигателями постоянного тока; механические вариаторы; электромагнитные и тормозные муфты; беззазорные редук­торы; передачи винт-гайка качения; гидростатические передачи; гид­ропанели; инструментальные головки и блоки; резцедержатели; револьверные головки; системы подачи СОЖ; УЧПУ и др.

Органы управления станков с ЧПУ выполняют в виде электриче-
а)

Рис. 78. Изменения выходного сигнала l/ъих абсолютного (а) и циклического (б) ДОС (/ — перемещение ИО станка)

Ских кнопок, переключателей, тумблеров. Обычно станок с ЧПУ оснащен двумя или тремя пультами управления; один размещен на УЧПУ, второй (оперативный) — вблизи исполнительных органов стан­ка, третий, предназначенный для включения станка и его основных систем, может быть расположен вдали от станка.

Приводы подач станков с ЧПУ содержат зубчато-реечные, зубча­то-червячные и шариковинтовые передачи с автоматической выборкой зазоров.

ДОС как устройство обратной связи (выдающее информацию о величине фактического перемещения, положения и скорости ИО станка) входит в систему путевого контроля, включенную в измери­тельную схему и схему формирования выходного сигнала. Эти схемы являются устройствами согласования ДОС с основными узлами УЧПУ. ДОС подразделяют на абсолютные и циклические (рис. 78). В отече­ственных станках с ЧПУ в качестве циклических ДОС применяют преобразователи, измеряющие

Линейные перемещения и по — ^

Строенные на основе сельси­нов.

Сельсин — вращающийся трансформатор с воздушным зазором, у которого при враще­нии ротора происходит изме­нение величины напряжения. В сельсине поворот ротора от­носительно статора преобразу­ется в сдвиг фаз выходного и опорного напряжения.

79. Схемы установки ДОС на сельсинах на станках:

А — схема привода исполнительного механизма стан­ка; б — схема воздействия исполнительного органа станка на датчик обратной связи; 1 — силовая переда­ча винт-гайка, 2 — ИО станка, 3 — ДОС, 4 — передача рейка-шестерня, 5 — направляющая

Преобразователи на основе сельсинов являются датчиками обратной связи по углу пово­рота, поэтому их стыкуют не­посредственно с вращающи­мися элементами приводов по­дач станков или связывают с поступательно перемещающи­
мися ИО станка через передачу «зубчатая рейка-шестерня». Стыковка ДОС с ИО станка представлена на рис. 79. К данному типу ДОС относятся вращающиеся трансформаторы, развернутые сельсины, ин — дуктосины.

К вспомогательным механизмам относятся устройства смены инс­трумента, уборки стружки, смазывания, зажимные приспособления, загрузочные устройства и т. д. Для уборки стружки используют винто­вые конвейеры, магнитные сепараторы и т. д.

Для сокращения потерь времени при загрузке применяют приспособления, позволяющие од­новременно устанавливать заготовку и снимать деталь во время обра­ботки другой заготовки (столы с двумя позициями, маятниковые столы и др.).

К устройствам автоматической смены инструмента относятся магазины, автооператоры, револьверные головки.

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Назначение, классификация и конструктивные особенности свер­лильных и расточных станков с ЧПУ. Эти станки предназначены …

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua Развитие производства во многом определяется техническим про­грессом машиностроения. Увеличение выпуска продукции машино­строения осуществляется за …

Многоцелевые станки (МС) — это станки, оснащенные УЧПУ и устройством автоматической смены инструментов, предназначенные для комплексной обработки за одну установку корпусных деталей и деталей типа тел вращения. МС выпускают с …

Источник: http://msd.com.ua/texnologicheskoe-oborudovanie-mashinostroitelnyx-proiz-vodstv/klassifikaciya-i-konstruktivnye-osobennosti-stankov-s-chpu/

Ссылка на основную публикацию