Учебный элемент из комплекта модулей трудовых навыков, адаптированный для использования на уроках специальных дисциплин
Наименование: Типы станков с числовым программным управлением.
Цели:
Изучив данный учебный элемент, Вы будете знать:
- назначение станков с ЧПУ;
- типы станков с ЧПУ;
- классификацию станков с ЧПУ;
- системы координат для станков с ЧПУ.
Оборудование, материалы и вспомогательные средства:
-нет
Сопутствующие учебные элементы и пособия:
- "Токарная обработка, основные понятия";
- "Фрезерование, основные понятия";
- "Сверление, основные понятия".
Станки с числовым программным управлением предназначены для обработки деталей любой сложности в полуавтоматическом цикле по управляющей программе.
Областью применения станков с ЧПУ является индивидуальное, мелкосерийное и серийное производство с мелкими повторяющимися партиями деталей.
В конструкциях станков с ЧПУ применяют короткие кинематические цепи для повышения жесткости системы и точности перемещения.
Приводы станков с ЧПУ имеют высокое быстродействие. Для повышения точности применяются специальные конструкции для устранения зазоров в передаточных механизмах приводов.
Типаж металлорежущих станков с ЧПУ характеризуется их технологическим назначением (для обработки определенных групп деталей: валов, фланцев, плит, кулачков, корпусных и других деталей), характером производства (мелкосерийное, серийное), требуемой точностью обработки (повышенной, высокой и особо высокой), а также возрастающими требованиями промышленности к станкам с ЧПУ по повышению производительности, надежности, удобства обслуживания и эксплуатации. П
Общий вид токарного станка с ЧПУ |
Станки с ЧПУ классифицируются практически так же, как универсальные, на базе которых создано большинство станков с ЧПУ.
|
|
|
|
Например, фрезерные станки относятся к шестой группе.
Цифровое обозначение фрезерного станка отечественного производства
начинается с цифры 6. Например, 6М82Ш, 6Р13ФЗ.
Токарные станки относятся к 1 группе и цифровое обозначение токарного станка начинается с цифры 1 (16К20Т1).
В настоящее время широко применяются в промышленности станки с ЧПУ различных видов:
- токарные (в том числе токарно-карусельные);
- фрезерные (в том числе зубофрезерные и специальные);
- сверлильно-расточные;
- многоцелевые (многооперационные);
- шлифовальные;
- электроэрозионные и др.
1. Токарные станки с ЧПУ
Токарные станки с ЧПУ предназначены для обработки деталей типа тел вращения.
|
/ - пульт устройства числового программного управления (УЧПУ) 2 - револьверная головка
Токарный станок 16К20Т1 с оперативной системой управления а - общий вид; б-револьверная головка
По основным параметрам обработки, т. е. по отношению длины обработки к диаметру, можно разбить на патронные (L/D = 0,25... 1,0) и центровые (L/D = 1,0
В типаж токарных станков с ЧПУ включены как базовые модели, так и их модификации (с револьверной головкой, с инструментальным магазином, многосуппортные, двухшпиндельные и т. д.).
Для прутковых и патронных токарных станков применяют схемы, при которых инструмент располагается на оси шпинделя, при этом ось револьверной головки может быть перпендикулярной к основанию станка или к фронтальной ее плоскости. Достаточно распространенными являются конструкции токарных станков с двумя револьверными головками, с револьверной головкой и суппортом, с двумя суппортами.
В крупносерийном производстве применяют двух - и трехшпиндельные токарные станки с револьверными головками.
В ряде конструкций токарных станков с ЧПУ встречаются и нетрадиционные схемы размещения револьверных головок.
Токарный станок с ЧПУ с двумя револьверными головками
Наряду с токарными станками для изделий относительно небольших партий все более широкое распространение получают токарно-карусельные станки с ЧПУ. небольших партий все более широкое распространение получают токарно-карусельные станки с ЧПУ. широкое распространение получают токарно-карусельные станки с ЧПУ. ЧПУ. широкое распространение получают токарно-карусельные станки с ЧПУ.
Токарно-карусельнмй станок с ЧПУ мод. 1А525МФ4 |
Тяжелые токарные станки с ЧПУ для крупных деталей.
Токарный станок с ЧПУ мод. 1Д655
Станки с ЧПУ специального назначения
Токарный станок с. ЧПУ для контурной обработки валов
2. Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских деталей типа планка, плита, корпус, кулачок и т. д.
|
Общий вид фрезерного станка с ЧПУ
По компоновке фрезерные станки с ЧПУ делятся на два вида: вертикально-фрезерные и горизонтально-фрезерные.
Фрезерные станки с ЧПУ
|
вертикально-фрезерные
горизонтально-фрезерные
В настоящее время фрезерные станки с ЧПУ производятся многими станкостроительными фирмами для самых различных по габаритам деталей от 1-2 мм до 5-10 м.
Набольшее распространение получили станки, созданные на базе консольных, бесконсольных, вертикально - и горизонтально-фрезерных станков.
Фрезерные станки с ЧПУ выпускают с консольным столом размерами:
- 250 х 1000 мм;
- 320 х 1250 мм;
- 400 х 1600 мм.
Фрезерные станки с бесконсольных столом имеют повышенную жесткость и точность обработки. Ширина столов таких станков составляет ряд, мм: 250, 400, 500, 630, 1000.
Из бесконсольных вертикально-фрезерных станков наиболее распространены станки с размером стола, мм:
- 250 х 630;
- 500 х 1070.
Они имеют револьверную головку для автоматической смены инструмента.
Горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ |
Ведущими станкостроительными фирмами выпускаются помимо фрезерных станков с ЧПУ для обработки деталей обычной номенклатуры специальные фрезерные станки с ЧПУ для обработки крупных и уникальных изделий.
Например, специальный фрезерный станок портального типа фирмы WALDRICH COBURG для обработки крупных корпусных деталей энергетического машиностроения (такие станки ввиду больших возможностей выполнения различных операций иногда относят к обрабатывающим центрам).
3. Сверлильные, расточные и многоцелевые (обрабатывающие центры) станки с ЧПУ
Сверлильные и расточные станки с ЧПУ предназначены для обработки отверстий в корпусных деталях. Наиболее целесообразно производить обработку на этих станках заготовок, имеющих большое число отверстий.
|
Общий вид горизонтально-расточного станка с ЧПУ
|
К многооперационным станкам относят станки с инструментальным магазином большой емкости, а также предусмотренным устройством автоматической смены инструмента. Многооперационные станки должны позволять за один установ осуществлять обработку максимального числа поверхностей.
Схематичное изображение многооперационного станка (обрабатывающий центр)
Современный обрабатывающий центр (ОЦ) с кассетным магазином инструмента показан на рисунке.
Горизонтальный обрабатывающий центр WERNER ТС 400 с кассетным магазином
Такая конструкция магазина позволяет иметь в зоне действия манипулятора смены инструмента до 172 видов инструмента. Система позволяет дополнительно получать инструмент при помощи инструментальных кассет. В таком исполнении ОЦ может быть эффективно использован для работы в автоматизированной гибкой производственной линии.
4. Шлифовальные станки с ЧПУ
Шлифовальные станки с ЧПУ предназначены для обработки наружных, внутренних и торцовых поверхностей деталей, имеющих прямолинейную и криволинейную форму образующих.
На рисунке показаны шлифовальные станки с ЧПУ для наружного, внутреннего и профильного шлифования фирмы ОК11МА.
КРУГЛОШЛИФОВАЛЬНЫЕ
КОМПАКТНЫЙ
СУПЬРБЫСТРЫИ КОМПАКТНЫЙ
|
|
|
|
Шлифовальный станок с ЧПУ для обработки крупных изделий типа станин станков и крупных корпусных деталей фирмы WALDRICH COBURG и карусельно-шлифовальный станок для обработки тел вращения фирмы DORRIES показаны на рисунках.
5. Электроэрозионные станки с ЧПУ
Электроэрозионные станки также оснащаются системами ЧПУ.
Разработаны модели, производящие обработку как с помощью электрода-проволоки, так и с помощью фасонных электродов.
Электроэрозионный станок с ЧПУмод.4732ФЗ
6. Классификация и индексация станков с ЧПУ
6.1. По принципу управления движением рабочих органов станка различают несколько групп:
- с цикловым управлением;
- с позиционным управлением системы числового программного
управления (СЧПУ);
- с контурным управлением СЧПУ;
- с комбинированным управлением СЧПУ.
6.2. Индексация станков с ЧПУ.
В соответствии с классификацией систем программного управления (СПУ)
принята следующая схема обозначения станков.
К основному обозначению станка добавляют один из индексов:
Ц - станки с цикловым управлением;
Ф1 - станки с цифровой индикацией положения рабочих органов, а также станки с цифровой индикацией и ручным вводом данных;
Ф2 - станки с позиционными СПУ; ФЗ - станки с контурными СПУ;
|
Ф4 - станки со смешанными СПУ. Кроме того, введены индексы, отражающие конструктивные особенности станков, связанные с автоматической сменой инструмента.
Р - смена инструмента поворотом револьверной головки;
М - смена инструмента из магазина.
Индексы Р и М записывают перед индексами Ф2, ФЗ, Ф4.
Токарно-патронный станок с ЧПУ1П416ФЗ ФЗ означает контурное ПУ |
Например, РФ2 - станок с позиционной СПУ и револьверной инструментальной головкой; МФЗ - станок с контурной СПУ и инструментальным магазином. Индекс МФ4 многоцелевого станка модели 262ПМФ4 означает, что станок оснащен смешанной СПУ и магазином инструментов.
В станках с ЧПУ сохраняется индексация по точности, принятая для универсальных станков:
Н - нормальная точность;
П - повышенная точность;
В - высокая точность;
А - особая точность;
С - особо высокая точность (мастер-станки).
Индекс класса точности в обозначении станка приводится после всех цифровых индексов, например, 6Б76ПМФ4 - многоцелевой станок повышенной точности.
Следует отметить, что зарубежные фирмы, а также многие отечественные в вопросах индексации станков придерживаются других концепций. Поэтому довольно часты случаи, когда обозначение марки станка содержит условное обозначение и порядковый номер модели фирмы-разработчика.
6.3. По компоновке все станки можно разделить на две самостоятельные группы:
- станки, созданные на базе универсальных станков;
- специализированные станки оригинальной компоновки, предназначенные
для обработки определенного класса заготовок.
6.4. Кроме этого, все станки подразделяются на:
- станки с ручной сменой инструмента;
- с автоматическим резцедержателем или револьверной головкой;
- с инструментальным магазином.
6.5. По количеству используемого инструмента различают станки с ЧПУ:
- одноинструментные;
- многоинструментные.
Станки, обеспечивающие особо высокую концентрацию операций, имеющие более 12 инструментов и снабженные специальным магазином для размещения инструмента, относят к многоцелевым.
Многоцелевой станок с конвейерной подачей инструмента
Многоцелевой станок с поворотным столом |
Особенностью многоцелевых станков является наличие стола или делительного приспособления с периодическим или непрерывным (по программе) движением.
7. Система координат для станков с ЧПУ
Работа станков с ЧПУ невозможна без четко определенной системы координат, в которых задаются перемещения рабочих органов станка.
Оси координат в этих системах принимаются расположенными параллельно направляющим станка и позволяют при программировании указывать направления и величины перемещений рабочих органов.
|
В качестве единой системы координат для вех станков с ЧПУ принята правая система, при которой оси X, Y, Z, указывают положительное направление перемещения инструмента относительно неподвижных частей станка.
Положительные направления движения заготовки указывают оси X', Y, Z'.
Круговые движения инструмента обозначаются А, В, С.
Круговые движения заготовки (например, поворот стола), - А', B', С'.
Направления осей координат для всех видов станков стандартизированы.
Всегда используется дополнительное правило расположения осей:
X - всегда располагается горизонтально;
Z, - совмещается с осью вращения инструмента.
При обозначении направления перемещения двух рабочих органов вдоль одной прямой используется так называемые вторичные оси: U вместо X, V вместо Y, W вместо Z,.
При трех перемещениях вдоль одного направления применяются еще и так называемые третичные оси: Р, Q, R
Расположение осей координат на токарных станках с ЧПУ.
|
|
Расположение осей координат на фрезерных станках с ЧПУ.
|
Расположение осей координат на горизонтально-расточных станках с ЧПУ.
|
Расположение осей координат на сверлильных станках с Ч
Проверка усвоения Контрольные вопросы
Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите правильные.
1. Область применения станков с ЧПУ:
а) индивидуальное производство;
б) мелкосерийное производство;
в) массовое производство.
2. К шестой группе станков, фрезерные станки, относится станок с цифровым
обозначением:
а) 16К20Т1;
б)6М82Ш;
в)6Р13ФЗ.
3. Обработка тел вращения производится на:
а) фрезерных станках с ЧПУ;
б) сверлильных станках с ЧПУ;
в) токарных станках с ЧПУ.
4. К патронным токарным станкам относятся станки отношение длины обработки (L) к
диаметру (D) которых равно:
а)0,5; 6)5,5 в)0,95.
5. Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки:
а) плоских деталей;
б) тел вращения;
в) большого числа отверстий в корпусных деталях.
6. Как обозначаются станки с контурной системой управления?
a)Ф2. б)Ф3. в)Ф4.
7. Каким индексом обозначаются станки, имеющие смену инструмента из магазина?
а) Р.
б)М.
в)Т.
8. Согласно правилу расположения осей, ось X:
а) всегда располагается горизонтально;
б) всегда располагается вертикально;
в) совмещается с осью вращения инструмента.
9. Выберите правильное расположение осей координат на токарном станке с ЧПУ:
|
а)
б)
в)
10. Выберите правильное расположение осей координат на фрезерном станке с ЧПУ:
|
а)
б)
в)
