Общие сведения о станках с ЧПУ

Содержание

 

1. Общие сведения о станках с ЧПУ

2. Конструктивные особенности станков с ЧПУ

3. Многоцелевые станки с ЧПУ

4. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков с ЧПУ

5. Серия Mynx NM (Doosan)

6. Организация работы оператора многоцелевых станков с ЧПУ

7. Технологии обработки деталей на многоцелевых станках с ЧПУ

Список литературы

Многоцелевые станки с ЧПУ

Благодаря оснащению многоцелевых станков (МС) устройствами ЧПУ и автоматической смены инструмента существенно сокращается вспомогательное время при обработке и повышается мобильность переналадки. Сокращение вспомогательного времени достигается благодаря автоматическим установке инструмента (заготовки) по координатам, выполнению всех элементов цикла, смене инструментов, кантованию и смене заготовки, изменению режимов резания, выполнению контрольных операций, а также большим скоростям вспомогательных перемещений.

По назначению МС делятся на две группы: для обработки заготовок корпусных и плоских деталей и для обработки заготовок деталей типа тел вращения. В первом случае для обработки используют МС сверлильно-фрезерно-расточной группы, а во втором-токарной и шлифовальной групп. Рассмотрим МС первой группы, как наиболее часто используемые.

 

МС имеют следующие характерные особенности: наличие инструментального магазина, обеспечивающего оснащенность большим числом режущих инструментов для высокой концентрации операций (черновых, получистовых и чистовых), в том числе точения, растачивания. фрезерования, сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы, контроля качества обработки и др.; высокая точность выполнения чистовых операций (6...7-й квалитеты).

Для систем управления МС характерны сигнализация, цифровая индикация положения узлов станка, различные формы адаптивного управления. МС -это в основном одношпиндельные станки с револьверными и шпиндельными головками.

Многоцелевые станки (обрабатывающие центры) для обработки заготовок корпусных деталей. МС для обработки заготовок корпусных деталей подразделяют на горизонтальные (рис.2) и вертикальные(рис.58).

Обработка заготовок на МС по сравнению с их обработкой на фрезерных, сверлильных и других станках с ЧПУ имеет ряд особенностей. Установка и крепление заготовки должны обеспечивать ее обработку со всех сторон за одну установку (свободный доступ инструментов к обрабатываемым поверхностям), так как только в этом случае возможна многосторонняя обработка без переустановки.

Обработка на МС не требует, как правило, специальной оснастки, так как крепление заготовки осуществляется с помощью упоров и прихватов. МС снабжены магазином инструментов, помещенных на шпиндельной головке, рядом со станком или в другом месте. Для фрезерования плоскостей используют фрезы небольшого диаметра и обработку производят строчками. Консольный инструмент, применяемый для обработки неглубоких отверстий, имеет повышенную жесткость и, следовательно, обеспечивает заданную точность обработки. Отверстия, лежащие на одной оси, но расположенные в параллельных стенках заготовки, растачивают с двух сторон, поворачивая для этого стол с заготовкой.

Если заготовки корпусных деталей имеют группы одинаковых поверхностей и отверстий, то для упрощения составления технологического процесса и программы их изготовления, а также повышения производительности обработки (в результате сокращения вспомогательного времени) в память УЧПУ станка вводят постоянные циклы наиболее часто повторяющихся движений (при сверлении, фрезеровании). В этом случае программируется только цикл обработки первого отверстия (поверхности), а для остальных - задаются лишь координаты (X и Y) их расположения.

В качестве примера на рис.3 показаны некоторые постоянные технологические циклы, включенные в программное обеспечение и используемые при обработке на станке модели ИР320ПМФ4.

Устройство для автоматической смены приспособления-спутника (ПС) на станке модели ИР500МФ4 показано на рис.4. ПС 11 устанавливают на платформу 7 (вместимостью два ПС), на которой смонтированы гидроцилиндры 10 и 13. Штоки гидроцилиндров имеют Т-образные захваты 14 и 6. При установке на платформу (перемещение по стрелке Б) ПС вырезом 12 входит в зацепление с захватом 14 штока. На платформе ПС базируется на роликах 9 и центрируется (по боковым сторонам) роликам 8 (исходное положение ПС в позиции ожидания). Перемещение штока гидроцилиндра 10 обуславливает качение (по роликам) спутника. При движении штока гидроцилиндра 13 захват 6 перемещается (по направляющей штанге) и катит ПС по роликам 9 и 8 (в направлении стрелки А) на поворотный стол станка, где спутник автоматически опускается на фиксаторы. В результате захват 6 выходит из зацепления с ПС и стол станка (с закрепленным на нем спутником) на быстром ходу перемещается в зону обработки.

Заготовку закрепляют на спутнике во время обработки предыдущей заготовки (когда ПС находится в позиции ожидания) или заранее, вне станка. После того как заготовка будет обработана, стол станка автоматически (на быстром ходу) передвигается вправо к устройству для смены спутника и останавливается в таком положении, при котором фигурный паз ПС оказывается под захватом 6. Гидроцилиндр поворотного стола расфиксирует спутник, после чего ПС входит в зацепление с захватом 6, а масло поступает в штоковую полость гидроцилиндра 13, шток смещается в крайнее правое положение и перемещает спутник с заготовкой на платформу 7, где уже находится ПС с новой заготовкой. Чтобы поменять спутник местами, платформа поворачивается на 180° (на стойке 15) зубчатым колесом 3, сопряженным с рейкой 4, приводимой в движение гидроцилиндрами 5 и 16. Платформу 7 точно выверяют относительно поворотного стола станка с помощью регулировочных винтов 2 и 17, ввернутых в выступы базовой плиты 1, неподвижно закрепленной на фундаменте.

Оснастка и инструмент для многоцелевых станков с ЧПУ

РАСТОЧНЫЕ ГОЛОВКИ

Расточные головки японской компании NIKKEN применяются для растачивания отверстий в диапазоне диаметров от 3 мм до 595 мм. Уникальные технологии NIKKEN, используемые при изготовлении расточных головок обеспечивают их надежную работу. Низкое биение и высокая жесткость являются гарантией высокой точности обработки детали. Модульные расточные системы NIKKEN удобны при необходимости периодической смены инструмента.

Для получения идеальных результатов растачивания стали, нержавеющей стали и чугуна NIKKEN рекомендует использование расточных головок с оригинальными твердосплавными пластинками.

Расточные головки для ЧЕРНОВОГО растачивания RAC

RAC

Диаметр обработки от 25 мм до 130 мм.

Гладкое растачивание с производительностью 250%.

Высокая жесткость.

Возможно изготовление расточных головок RAC со сквозным охлаждением.

Посадочная поверхность с точно обработанными зубцами.

Различные сменные насадки на расточную головку для обработки стали или нержавеющей стали, чугуна или алюминия и для сквозного растачивания.

Удобная шкала на головке для изменения диаметра растачивания.

Стандартные конусы BT-40, BT-50.

Возможно изготовление головок с конусом IT-40, IT-50.

Диаметр расточки от 3 мм до 50 мм.

Легкая установка микронной точности при помощи шкалы.

Возможно изготовление расточных головок DJ со сквозным охлаждением.

Сменные расточные резцы с твердосплавными пластинками для различных диаметров.

Возможно изготовление резцов повышенной жесткости из высокопрочной стали с карбидным стержнем.

Рекомендуемые режимы растачивания для различных материалов - в каталоге

Модульные расточные системы

Модульные расточные системы представляют собой универсальный набор оправок, позволяющий собрать расточную головку практически для любого вида расточных работ - оправки для черновой и чистовой обработки, для глубокого растачивания и для обработки больших диаметров.

Благодаря системе двойного контакта достигается высокая жесткость оправки из-за отсутствия микровибрации. В результате увеличивается долговечность инструмента и достигается более высокая точность обработки. Повторяемость сборки модульной расточной системы с точностью до 3 мкм.

ФРЕЗЕРНЫЕ ПАТРОНЫ

Конструкция фрезерных патронов японской компании NIKKEN запатентована во многих странах мира. Благодаря очевидным достоинствам патроны NIKKEN используются на многих предприятиях по всему свету.

Фрезерный патрон NIKKEN

Патрон запатентован в Японии, Германии, США, Великобритании, Франции, Италии, Испании, Корее, Тайване.

Двойная жесткость увеличивает возможности при резании.

Биение инструмента в пределах 5 мкм на вылете 3 диаметров.

Стандартные конусы BT30, BT35, BT40, BT45, BT50.

Использование фрез от 2 до 32 мм.

Рис. 21. Высокоскоростной фрезерный патрон NIKKEN

 

Максимальная скорость вращения до 40000 об/мин.

Возможна подача СОЖ под высоким давлением через патрон при использовании цанг CCK.

Стандартные конусы BT30, BT40, BT50.

Закрепление и ослабление гайки патрона производится специальным ключом GH.

РЕЗЬБОНАРЕЗНЫЕ ПАТРОНЫ

Резьбонарезные патроны японской компании NIKKEN используются для нарезания метрической, дюймовой и трубной резьбы диаметром от 2 до 100 мм. Кулачковый механизм с вращающимся подшипником обеспечивает точность, высокую чувствительность и долгий срок эксплуатации резьбонарезного патрона. Внешний диаметр патрона настолько мал, насколько это возможно. Только резьбонарезные патроны NIKKEN обеспечивают нарезание резьбы большого диаметра патроном с небольшим внешним диаметром.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ОСНАСТКА

Приборы, инструменты и оснастка для определения размеров - датчики положения, центроискатели, кромкоискатели, индикаторы, приборы для измерения инструмента.

Японская компания NIKKEN выпускает широкий спектр оснастки и приборов для определения геометрических размеров деталей и инструмента, а также центроискателей, датчиков положения и т.п. Измерительные приборы и оснастка NIKKEN отличается высокой точностью измерений, надежностью и простотой в эксплуатации.

Прецизионный датчик касания. Повторяемость измерений ± 2 мкм.

Большой ход контактной головки без опасности повреждения: по оси X,Y= ± 7 мм, по оси Z= 3 мм.

Красная лампа и звуковой сигнал сигнализируют о касании. При касании немедленно загарается красная лампа, хорошо заметная с любой стороны датчика.

Контактная головка датчика подводится к кромке детали (для определения ее координат) либо подводится к двум поверхностям для измерения размера. Таким образом возможно измерение высоты, ширины паза, наружного и внутреннего диаметров, определение центра внутреннего диаметра и определение координат кромки детали.

Мгновенная индикация красным светодиодом при очень легком контакте сенсорной головки с деталью.

Идеально подходит для определения центра (Центроискатель) на фрезерных, сверлильных, расточных станках и обрабатывающих центрах.

Повторяемость измерений в пределах 2 мкм.

Защитный механизм против ударов на высокой скорости. Шарик вытягивается на пружине (рисунок 30). Легкая проверка положения относительно поверхности заготовки.

Универсальный стрелочный индикатор модели UDS-1 на магнитном основании позволяет свободно перемещать стрелочный индикатор в пространстве, закрепляя его в нужном положении специальным механизмом. В горизонтальном положении максимальная длина рычага 300 мм. Возможность производить замеры на наружном и внутреннем диаметре, торца и заднего торца и т.д. Магнит в основании Индикатора может быт отключен для его безопасного перемещения.

Универсальный стрелочный индикатор модели UDS-2 на чугунном утяжеленном основании, изготовленном с высокой точностью. На основании имеется регулировочный винт для точной регулировки.

Основание с магнитом позволяет закреплять индикатор в различных положениях:

Нет необходимости в пробном резании!

Длина инструмента может быть измерена очень быстро и с высокой точностью без повреждения рабочей кромки сверла, фрезы или резца.

Надежное закрепление измерителя на магнитном основании (700Н) делает возможным измерение в ручном режиме на вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центрах, а также на токарных станках.

Магнит в основании может быть отключен для безопасного перемещения Измерителя высоты.

Улучшение точности измерений благодаря использованию NIKKEN специальных подшипников.

Простое управление: быстрое измерение размера с точностью 0,001 мм, простой механизм.

Различные функции: выбор измерения диаметра/радиуса на дисплее, установка нуля, измерения в мм/дюймах, удержание в памяти, ввод значений для предустановки, дисплей для минимальных/максимальных значений измерения, проверка допуска и т.д

 

Содержание

 

1. Общие сведения о станках с ЧПУ

2. Конструктивные особенности станков с ЧПУ

3. Многоцелевые станки с ЧПУ

4. Оснастка и инструмент для многоцелевых станков с ЧПУ

5. Серия Mynx NM (Doosan)

6. Организация работы оператора многоцелевых станков с ЧПУ

7. Технологии обработки деталей на многоцелевых станках с ЧПУ

Список литературы

Общие сведения о станках с ЧПУ

 

Под управлением станком принято понимать совокупность воздействий на его механизмы, обеспечивающие выполнение технологического цикла обработки, а под системой управления - устройство или совокупность, реализующих эти воздействия.

Числовое программное управление (ЧПУ) - это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком-либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами. Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.

Системы ЧПУ практически вытесняют другие типы систем управления.

По технологическому назначению и функциональным возможностям системы ЧПУ подразделяют на четыре группы:

· позиционные, в которых задают только координаты конечных точек положения исполнительных органов после выполнения ими определенных элементов рабочего цикла;

· контурные, или непрерывные, управляющие движением исполнительного органа по заданной криволинейной траектории;

· универсальные (комбинированные), в которых осуществляется программирование как перемещений при позиционировании, так и движения исполнительных органов по траектории, а также смены инструментов и загрузки-выгрузки заготовок;

· многоконтурные системы, обеспечивающие одновременное или последовательное управление функционированием ряда узлов и механизмов станка.

Примером применения систем ЧПУ первой группы являются сверлильные, расточные и координатно-расточные станки. Примером второй группы служат системы ЧПУ различных токарных, фрезерных и круглошлифовальных станков. К третьей группе относятся системы ЧПУ различных многоцелевых токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков.

К четвертой группе относятся бесцентровые круглошлифовальные станки, в которых от систем ЧПУ управляют различными механизмами: правки, подачи бабок и т.д. Существуют позиционные, контурные, комбинированные и многоконтурные (рис.ЧПУ.1, а) циклы управления.

По способу подготовки и ввода управляющей программы различают так называемые оперативные системы ЧПУ (в этом случае управляющую программу готовят и редактируют непосредственно на станке, в процессе обработки первой детали из партии или имитации ее обработки) и системы, для которых управляющая программа готовится независимо от места обработки детали. Причем независимая подготовка управляющей программы может выполняться либо с помощью средств вычислительной техники, входящих в состав систем ЧПУ данного станка, либо вне ее (вручную или с помощью системы автоматизации программирования).

Программируемые контроллеры - это устройства управления электроавтоматикой станка. Большинство программируемых контролеров имеют модельную конструкцию, в состав которой входят источник питания, процессорный блок и программируемая память, а также различные модули входов/выходов. Для создания и отладки программ работы станка применяют программирующие аппараты. Принцип работы контроллера: опрашиваются необходимые входы/выходы и полученные данные анализируются в процессорном блоке. При этом решаются логические задачи и результат вычисления передается на соответствующий логический или физический выход для подачи в соответствующий механизм станка.

В программируемых контролерах используют различные типы памяти, в которой хранится программа электроавтоматики станка: электрическую перепрограммируемую энергонезависимую память; оперативную память со свободным доступом; стираемую ультрафиолетовым излучением и электрически перепрограммируемую.

Программируемый контролер имеет систему диагностики: входов/выходов, ошибки в работе процессора, памяти, батареи, связи и других элементов. Для упрощения поиска неисправностей современные интеллектуальные модули имеют самодиагностику. Программоноситель может содержать как геометрическую, так технологическую информацию. Технологическая информация обеспечивает определенный цикл работы станка, а геометрическая - характеризует форму, размеры элементов обрабатываемой заготовки и инструмента и их взаимное положение в пространстве.

Станки с программным управлением (ПУ) по виду управления подразделяют на станки и системами циклового программного управления (ЦПУ) и станки с системами числового программного управления (ЧПУ). Системы ЦПУ более просты, так как в них программируется только цикл работы станка, а величины рабочих перемещений, т.е. геометрическая информация, задаются упрощенно, например с помощью упоров. В станках с ЧПУ управление осуществляется от программоносителя, на который в числовом виде занесена и геометрическая, и технологическая информация.

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).

Системы числового программного управления (СЧПУ)-это совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления ЧПУ станками. Устройство ЧПУ (УЧПУ) станками - это часть СЧПУ, выполненная как единое целое с ней и осуществляющая выдачу управляющих воздействий по заданной программе.

В международной практике приняты следующие обозначения: NC-ЧПУ; HNC-разновидность ЧПУ с заданием программы оператором с пульта с помощью клавиш, переключателей и т.д.; SNS-устройство ЧПУ, имеющее память для хранения всей управляющей программы; CNC-управление автономным станком с ЧПУ, содержание мини-ЭВМ или процессор; DNS-управление группой станков от общей ЭВМ.

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.

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.

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.

Основные преимущества станков с ЧПУ:

· производительность станка повышается в 1,5...2,5 раза по сравнению с производительностью аналогичных станков с ручным управлением;

· сочетается гибкость универсального оборудования с точностью и производительностью станка-автомата;

· снижается потребность в квалифицированных рабочих станочниках, а подготовка производства переносится в сферу инженерного труда;

· детали, изготовленные по одной программе, являются взаимозаменяемыми, что сокращает время пригоночных работ в процессе сборки;

· сокращаются сроки подготовки и перехода на изготовление новых деталей благодаря предварительной подготовке программ, более простой и универсальной технологической оснастке;

· снижается продолжительность цикла изготовления деталей и уменьшается запас незавершенного производства.