Совершенствование технологических процессов и модернизация производственного оборудования

Обработка металлов резанием

В настоящее время на предприятиях машиностроения еще находится в эксплуатации много станков с ручным управлением – группы токарных, фрезерных, сверлильных, расточных, строгальных, шлифовальных и других станков, выполняющих различные операции, при выполнении которых возникает определенная опасность травмирования рабочего–станочника. Внедрение станков с программным управлением дает значительное улучшение условий труда и уменьшает вероятность травмирования рабочего, поскольку в процессе обработки металла рабочий может находиться вне зоны опасности.

Металлорежущие станки с ручным управлением вытесняются современными автоматическими станками, применение которых позволяет снизить производственный травматизм при обработке материалов резанием, так как при этом исключается контакт рабочего с многими опасными производственными факторами. Автоматические станки и автоматические линии станков применяются в массовом и серийном производстве.

Современные технологические процессы по обработке металлов резанием основаны на применении обрабатывающих центров и станков с числовым программным обеспечением. На рис. 7 показан общий вид многооперационного станка с числовым программным управлением [44].

Автоматическая смена режущего инструмента производится с помощью автооператора 4, который по команде системы ЧПУ станка извлекает из соответствую­щего гнезда магазина 5 необходимый режущий инструмент и пере­мещает его в шпиндель для закрепления. Приспособление-спутник 7 с крепленной на нем заготовкой 6 размещается на установлен­ном на станине 8 дополнительном столе 9. В начале цикла обработ­ки приспособление-спутник 7 с заготовкой 6 перемещается по столу 9 в направлении установленного в положении загрузки стола 10. Затем приспособление-спутник 7 с заготовкой 6 размещается на поворотной части 11 стола, фиксируется относительно него, стол перемещается в зону обработки и заготовка обрабатывается со всех сторон. Во время обработки заготовки 6 на дополнительном столе 12 готовится к обработке следующая заготовка 6. После обработки деталь 6 возвращается на дополнительный стол 9, а заготовка 6 со стола 12 аналогично описанному перемещается в зону резания.

Рис. 7. Многооперационный станок с ЧПУ

Многоцелевые станки для обработки металлов резанием обеспечивают высокоэффективную работу благодаря интеграции различных процессов обработки. Во многих из них все операции механообработки от установки заготовки и до финишной обработки осуществляются на одном станке.

Это позволяет существенно сократить длительность производственного цикла, уменьшить площади под установку оборудования, сохранить высокую точность обработки и снизить эксплуатационные расходы, а также улучшить условия труда оператора.

В настоящее время используется целый ряд компоновок станков и обрабатывающих центров токарной группы в зависимости от их технологического назначения. Станки с горизонтальной осью вращения шпинделя могут иметь один или два суппорта с возможностью перемещения по осям Х и Z, на котором установлена револьверная головка с неподвижными и вращающимися инструментами. Заготовки устанавливаются в патроне с возможностью обработки с одной стороны, с управляемым вращением относительно оси шпинделя (координата С). Для обработки деталей типа валов с закреплением в патроне и поджатием задним центром используются станки с задней бабкой. На некоторых станках закрепление деталей производится по одной из двух схем: в патроне, либо в центрах, причем задний центр установлен в одном из гнёзд револьверной головки. При такой компоновке возможна смена схемы базирования при обработке нежестких деталей типа валов. Обработку детали со всех сторон обеспечивают станки с двумя соосно расположенными шпинделями. Заготовка закрепляется сначала в основном, а затем во вспомогательном (перехватывающем) патроне. Перехват обрабатываемой детали осуществляется без остановки вращения основного шпинделя вследствие синхронизации частот вращения обоих патронов. На некоторых станках функция перехвата осуществляется одним из гнёзд револьверной головки; в этом случае вспомогательный шпиндель отсутствует. На токарно-револьверных станках обработка может производиться как из штучных заготовок, так и из прутка. В последнем варианте станок может оснащаться автозагрузчиком прутков, что превращает полуавтомат в автомат. Станки с вертикальной осью вращения шпинделя изделия (карусельные) используются в основном для обработки крупных тяжелых деталей. Как правило, они имеют компоновку с одной или двумя револьверными головками. В отдельных моделях станков может осуществляться закрепление деталей в патроне с поджатием задним центром. Прогрессивной является компоновка станка с двумя параллельными шпинделями. На них можно вести обработку деталей по одной из трех схем: а) одновременная обработка двух одинаковых заготовок по одной и той же управляющей программе; б) обработка двух заготовок одного и того же наименования с двух установов; в) одновременная обработка двух различных заготовок по разным управляющим программам. Станки вертикальной компоновки с верхним шпинделем могут оснащаться встроенным манипулятором для переустановки заготовок с одного шпинделя на другой, что позволяет производить автоматизированную загрузку без использования промышленных роботов. Наряду с рассмотренными компоновками токарных станков получают распространение другие компоновки, с более широкими технологическими возможностями, в частности:

· установка в револьверной головке червячной зуборезной фрезы, что обеспечивает возможность нарезания на детали зубьев, шлицев и исключает необходимость соответствующих операций;

· введение в состав многоцелевого токарного станка шлифовального шпинделя, что позволяет совмещать операции точения и шлифования;

· введение в конструкцию 4-6 шпинделей изделия вместо одного с возможностью поворота шпиндельного барабана на постоянный угол, что позволяет использовать оборудование с ЧПУ в крупносерийном и массовом производстве; подготовительно-заключительное время в этом случае в 4-5 раз меньше, чем при использовании традиционных многошпиндельных токарных автоматов и полуавтоматов;

· замена одной из традиционных револьверных головок на инструментальный шпиндель с возможностью управляемого поворота его оси на произвольный угол; инструментальный магазин в этом случае содержит до 100 режущих инструментов. [44].

Автоматизация обработки

Основные особенности современных МС: автоматизация всего цикла обработки (формообразования, изменения режимов резания, выполнения вспомогательных команд); многоинструментность в результате последовательно вводимых в работу разнообразных инструментов; быстродействие при выполнении вспомогательных команд и холостых перемещений, повышение доли основного времени в операционном до 70-90%; повышенная точность обработки; возможность быстрой переналадки.

Наличие поворотного стола

Наличие у станков поворотных столов позволяет во многих случаях осуществлять обработку сложных корпусных деталей со всех сторон, кроме базовой поверхности, по которой произведена установка и закрепление. Высокая точность МС обеспечивает возможность выполнения как черновых, так и чистовых операций, благодаря чему на МС можно производить полную обработку детали без каких-либо дополнительных           доделок.

На рис. 8 представлен станок многоцелевой токарный патронно-центровой с ЧПУ модели 200НТ, который предназначен для выполнения разнообразных токарных работ при обработке деталей различной сложности в условиях единичного и серийного производства. Наклонное расположение станины обеспечивает свободный сход стружки и доступ в зону резания. Станок имеет возможность оснащения различными револьверными головками с приводным инструментом.