Особенности компоновок станков. Модульный принцип построения станков с ЧПУ

Под компоновкой понимают совокупность узлов станка, которая характеризуется их типом, взаимным расположением, сопряжением и перемещением и обеспечивает выполнение заданного технологического процесса.

Общие требования к компоновке станков с ЧПУ:

1. простое построение станка по компоновке, обеспечивающей наиболее рациональное (по производительности, стоимости) его использование при обработке данного класса деталей на основе использования нормализованных узлов и конструктивных модулей;

2. возможности формирования конструктивных схем компоновок станков с большим количеством координатных перемещений;

3. простота оснащения станка механизмами и устройствами, расширяющими его технологические возможности: плансуппортами, управляемыми по программе; магазинами инструментов и шпиндельными узлами; устройствами автоматизированной загрузки заготовок.

Для расширения технологических возможностей металлорежущего оборудования и максимального использования преимуществ программного управления, станки должны иметь определённый набор узлов и механизмов для их реализации.

Построение станков с ЧПУ должно быть направлено на повышение их технико-экономических показателей и расширение технологических возможностей. При проектировании станков с ЧПУ широко используется модульный принцип.

Модуль – это конструктивно и функционально законченная единица, являющаяся составной частью общей структуры станка. В машиностроении различают технологические и конструкционные модули. Технологический модуль – это технологическая структурная единица компоновки или наименьший состав блоков компоновки станка, необходимый для выполнения операций формообразования. Конструкционный модуль – это функционально и конструктивно независимая единица унификации станка, которая может использоваться индивидуально или в различных комбинациях с другими модулями. Пример – модульные конструкции узлов для поступательного перемещения по различному числу координат (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 - Модульное построение координатных суппортов с различным числом управляемых координат:

а — одной; б — двумя; в — тремя; г — четырьмя

Модуль характеризуется наименьшим возможным числом связей для присоединения к нему новых модулей (присоединительные размеры должны быть унифицированы). Ограниченная номенклатура модулей должна обеспечивать множество различных компоновок станков путем многообразия сочетания и расположения модулей. Модульный принцип позволяет проектировать экономичные станки, наиболее полно отвечающие требованиям решения конкретной технологической задачи без избыточных функций, более полно использовать выполненные ранее разработки при сокращении времени и трудоемкости проектирования, увеличивать надежность работы за счет использования отработанных конструкций.

Уменьшение разнообразия конструкций модулей и составляющих их элементов улучшает условия эксплуатации и ремонтопригодность. Модульное проектирование позволяет создавать новое высокопроизводительное оборудование для оптимальной обработки заготовок, а не подводить процесс под возможности уже имеющегося оборудования. Модульный принцип создает реальные предпосылки для замены устаревших форм и методов проектирования новых конструкций станков и их систем.

Это позволяет создать широкие гаммы станков на основе базовой модели, широко использовать принципы агрегатирования.

Наиболее удачной можно считать такую компоновку станка, на основе которой можно создать гамму станков различного технологического назначения с большим количеством заимствованных узлов. Пример такой гаммы вертикально-фрезерных
станков приведен на рис.3.2.

Рисунок 3.2 – Модульные компоновки гаммы вертикально-фрезерных станков

На рис.3.2,а показан трехкоординатный станок с поперечным ползуном, несущим шпиндельную головку. Они различаются весом и габаритами деталей, размерами стола, величиной перемещение по координате Z.

На рис.3.2,б – двухшпиндельный станок с независимым перемещением шпинделей, на рис. 3.2,в – станок оснащен магазином инструментов, расположенным вдоль ползуна, на рис.3.2,г – четырехкоординатный станок с добавлением поворотного устройства 1, управляемого по программе. Наличие этого устройства позволяет отрабатывать поверхности, расположенные под различными углами. Рис.3.2,д – станок оснащен поворотным столом, рис.3.2,е – станок оснащен устройством смены заготовок.