Общие сведения о станках. Классификация металлорежущих станков.

Тема: Металлорежущие станки. Обрабатывающие центры.

Волков А.А. – ведущий технолог БМиТТ ОГТ, т.81-02.

Содержание

1. Общие сведения о станках. Классификация металлорежущих станков. 1

2. Многоцелевые горизонтальные станки для обработки призматических деталей 6

3. Многоцелевые вертикальные станки для обработки призматических деталей. 17

4. Многоцелевые станки для обработки деталей типа тел вращения. 26

Общие сведения о станках. Классификация металлорежущих станков.

Металлорежущим станком называют технологическую машину, на которой путем снятия стружки с заготовки получают деталь с заданными размерами, формой, взаимным расположением и шероховатостью поверхностей. На станках обрабатывают заготовки не только из металла, но и из других материалов, поэтому термин «металлорежущие станки» устаревает и становится условным. Заготовкой называют предмет труда, из которого изменением формы, размеров и свойств поверхности изготовляют деталь. Последняя представляет собой продукт труда — изделие, предназначенное для реализации (в основном производстве) или собственных нужд предприятия (во вспомогательном производстве).

Многоцелевой станок (МС) или обрабатывающий центр (ОЦ) - это ме­таллорежущий станок, предназначенный для комплексной обработки сложных деталей путем последовательного выполнения различных видов механической обработки, имеющий систему числового программного управления (ЧПУ) и оснащенный системой автоматической смены инструментов (АСИ).

Многоцелевые станки являются универсальным оборудованием и по виду обрабатываемых заготовок и характеру преобладающих выполняемых переходов их можно разделить на три группы:

Ø сверлильно-фрезерно-расточные с главным движением – вращением инструмента и компоновкой, аналогичной фрезерным, расточным, сверлильным станкам, предназначенные для обработки призматических деталей;

Ø токарно-сверлильно-фрезерно-расточные с главным движением - вра­щением детали или инструмента и компоновкой, аналогичной компоновке станков токарной группы, предназначенные для обработки в основном деталей типа тел вращения;

Ø с выполнением разнородных переходов и оригинальной компоновкой.

Данные станки отличаются особо высокой концентрацией обработки. На них производят черновую, получистовую и чистовую обработку сложных заго­товок, содержащих различные обрабатываемые поверхности, выполняют самые разнообразные технологические переходы. Во многих случаях ОЦ обеспечи­вают высокоэффективную полную обработку деталей без переустановки и пе­ребазирования. С этой целью в современных конструкциях ОЦ предусматрива­ется наличие поворотных узлов. В станках для обработки призматических дета­лей применяют поворотные конструкции шпиндельной головки и стола с пе­риодическим или непрерывным движением по одной или двум (стол глобусно­го типа) координатам. При необходимости возможно дополнительно комплек­товать станки поворотно-подвижными столами различных типов. Столы обеспечивают перемещение заготовки во время ее обработки с высокой точностью и большим диапазоном подач в позиционном и непрерыв­ном режимах. Управление работой стола осуществляется от системы ЧПУ станка или от собственной автономной системы ЧПУ.

В станках для обработки деталей типа тел вращения предусматривается движение точного позиционирования шпинделя с заготовкой.

Для последовательного выполнения по программе большого числа разно­образных переходов ОЦ обязательно имеют быстродействующую систему ав­томатической смены инструмента (АСИ) манипуляторного или безманипуляторного типов. Необходимый запас инструментов создается в револьверных го­ловках или инструментальных магазинах барабанного или цепного исполнений. Для обеспечения автоматической смены режущего инструмента при использо­вании инструментальных магазинов в системе АСИ применяют вспомогатель­ный инструмент со стандартными конструкциями хвостовиков различных ти­пов и исполнений. В настоящее время в современных высокоскоростных ОЦ для ста­бильного обеспечения требуемого качества обрабатываемых поверхностей применяют новый вид конструкции хвостовика (тип HSK) вспомогательного инструмента и его зажима в шпинделе. Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость соединения за счет не только конусно-цанговой части, но и за счет прижима оправки к торцу шпинделя.

Большинство моделей современных МС для обработки призматических деталей оснащаются системами автоматизированной смены заготовок. При этом заготовка устанавливается на сменном столе-спутнике (палете) и вместе с ним она попадает на основной стол станка. Установку заготовки на стол-спутник и снятие обработанной детали производят во время работы станка. С целью обеспечения возможности применения нормализо­ванной технологической оснастки конструкции сто­лов-спутников в ОЦ также унифицированы и нор­мализованы.

Компоновка ОЦ в первую очередь определяется его технологиче­скими возможностями, но если проанализировать новые виды современных обрабатывающих цен­тров, у всех есть единая концепция - очень жесткая, неподвижная («рамная») базовая конструкция и «легкие» перемещаемые узлы.

Для всех станков с ЧПУ, в том числе и для ОЦ, принята единая система обозначения координат, рекомендованная между­народной организацией по стандартизации (ISO). Все перемещения рассматри­вают в прямоугольной системе основных осей координат X, Y, Z (рис. 1.1).

По­ложение осей координат и положительные направления перемещений относи­тельно них принимают в соответствии с правилом правой руки (рис. 1.2). Ось Z совпадает или параллельна оси главного шпинделя. Положительное направле­ние оси (+Z) соответствует направлению удаления инструмента от заготовки.

 

 

Рис. 1.1. Правая прямоугольная система координат МС:

а - станка вертикальной компоновки;

б - станка горизонтальной компоновки

 

Рис. 1.2. Правила правой руки:

а – правило определения положения и направлений осей;

б – правило определения положительного направления вращения вокруг осей

Кроме перемещений относительно основных осей координат, возможны перемещения относительно вторичных (U, V, W), параллельных основным и третичным (P, Q, R), осям.

Эффективность современных ОЦ в сравнении с одноцелевыми станками достигается не только за счет сокращения времени транспортирования деталей и уменьшения подготовительно-заключительного времени, но и за счет возможности обеспечения высокоскоростной обработки заготовок как из черных, так и из цветных металлов.

Приводы главного движения ОЦ обеспечивают очень широкий диапазон регулирования (n_тах до 24000...30000 мин^-1) с бесступенчатым изменением час­тоты вращения шпинделя.

В большинстве случаев в приводах главного движения более ранних моделей ОЦ применяются ре­гулируемые электродвигатели в сочетании с шесте­ренными коробками диапазонов на две или три ступе­ни. Все новейшие модели ОЦ оснащаются высокоско­ростными мотор-шпинделями. В приводах подач при­меняются в основном высокомоментные электродвигатели и шариковые винтовые передачи. Однако в на­стоящее время многие станкостроительные фирмы предлагают ОЦ с принципиально новыми приводами подач, оснащенными линейными двигателями, обеспе­чивающими перемещения подвижных узлов с макси­мальными скоростями до 120...200 м/мин.

Многоцелевые станки имеют чаще всего контурную или комбинированную микропроцессорную систему ЧПУ, обеспечивающую автоматическое управление с высокой степенью точности и гибкости при многокоординатной обработке разнообразных деталей.

Шести - и более координатные ОЦ, называе­мые «гексаподами», в основном применяются в об­ласти авиакосмических технологий при обработке сложных профилей у деталей из труднообрабатывае­мых материалов. Наибольшее распространение полу­чили ОЦ общего назначения, как правило, трех-пятикоординатные станки, используемые на произ­водствах самого широкого профиля.

Современные ОЦ отличаются высокой точностью перемещений узлов, жесткостью конструкции и наличием надежных многофункциональных систем ЧПУ. Благодаря этому имеется возможность контроля обрабатываемых загото­вок и деталей непосредственно на станке при помощи измерительных головок без передачи изделия на координатно-измерительные машины.

Для ОЦ любой модели технологические возможности определяются по­мимо обычных параметров технической характеристики рядом специфических показателей. К ним в первую очередь относятся: емкость инструментального магазина, характеристика инструментального блока, время смены инструмента, размеры рабочего пространства, количество столов-спутников, их размеры, время смены столов-спутников, тип системы управления, число одновременно управляемых координат, дискретность и точность перемещений по координа­там и др. Наличие информации о технических характеристиках и конструктив­ных особенностях современных ОЦ позволит правильно выбирать и эффектив­но применять их в условиях переналаживаемых производств как в виде само­стоятельных единиц оборудования, так и в составе гибких производственных систем (ГПС).