Классификация станков с ЧПУ

Механизмы смены режущих инструментов

1. Револьверные головки:

    - с вертикальной осью вращения;

    - с горизонтальной осью вращения;

    - наклонной осью вращения.

В револьверных головках, как правило, размещается от 4 до 8 режущих инструментов. Известные конструкции с 12 режущими инструментами, но увеличение количества режущих инструментов увеличивает габариты револьверной головки, что не всегда приемлемо для конкретной конструкции станка.

Общие требования к устройствам смены инструмента:

- Минимальные затраты времени на смену режущего инструмента во время технологического цикла.

- Минимальное время на смену всего комплекта инструмента при новой наладке станка.

- Исключение ошибок при установке инструмента в шпиндель станка, что достигается соответствующим кодированием инструментальной оснастки или магазинов режущих инструментов.

- Необходимость обеспечения высокой стабильности положения инструмента в шпинделе станка, то есть обеспечение постоянства размера вылета инструмента при повторных сменах инструмента.

Для размещения большего количества инструмента, используются такие виды инструментальных магазинов, как дисковые магазины. Они могут иметь горизонтальную и вертикальную ось вращения диска с инструментами. 

Перегрузка режущих инструментов из магазина в шпиндель станка может осуществляться с использованием специальных манипуляторов или же с использованием движений магазина режущего инструмента и перемещения шпинделя станка.

2. Барабанные магазины инструментов:

    - с вертикальной осью вращения;

    - с горизонтальной осью вращения.

Барабанные магазины с вертикальной осью вращения широко применяются для станков токарного типа. Барабаны могут иметь цилиндрическую и многогранную форму. В зависимости от формы барабана меняется количество режущих инструментов, которые размещаются на них.

Если на дисковых магазинах инструментов размещается, как правило, 12 – 24 инструмента, то на барабанных магазинах 30, 40, 60 и более инструментов. В зависимости от количества режущих инструментов, количество рядов на барабане программируется перемещением манипуляторов и повороты барабанов, необходимые для смены режущих инструментов.

3. Цепные магазины режущих инструментов.

Количество режущих инструментов цепных магазинов может составлять от 40 до 120 единиц и выше. Количество режущих инструментов зависит также от конфигурации цепного механизма.

4. Планетарные дисковые магазины режущих инструментов.

Разгрузка режущих инструментов происходит в строго определенном месте.

5. Стеллажные магазины режущих инструментов.

6. Клеточная система с кран-штабелером.

Инструменты с полок склада перемещаются на специальную позицию, с которой инструменты перегружаются в шпиндель станка.

[рисунок]

Учитывая наличие торцевых шпонок на шпинделе станка и необходимость попадания пазов инструментальной оправки на торцевые шпонки шпинделя, загрузка инструментов в магазины осуществляется при ручной установке оправок с инструментами в шпиндели станка с ориентацией по шпоночным пазам оправок.

Для осуществления правильного выбора, необходимого для обработки по программе режущего инструмента, из магазина станка, необходимо иметь информацию о каждом конкретном режущем инструменте. Наиболее простой системой выбора инструмента из магазина является система кодирования гнезд инструментального магазина. В этом случае для выполнения работы по программе необходимо размещать инструменты в последовательности технологического их использования в соответствующих последовательно расположенных гнездах инструментального магазина.

Более сложной является система кодирования оправок, позволяющая выбирать необходимый режущий инструмент вне зависимости от его положения в гнездах магазина. Кодирование оправок осуществляется с помощью определенной комбинации смены кодовых колец, с использованием специальных штекорных устройств, а также, что используется в настоящее время наиболее широко, с помощью микрочипов, установленных на инструментальных оправках. на этих микрочипах записывается необходимая информация о режущем инструменте, а считываемое устройство расположенное на станке, позволяет выбрать по этой информации необходимый для обработки в данный момент соответствующего инструмента.

Классификация станков с ЧПУ

Наибольшую потребность предприятия различных отраслей испытывают в станках токарной группы, предназначенных для обработки деталей типа тела вращения, а также в станках, предназначенных для обработки корпусных деталей.

Станки, предназначенные для обработки деталей типа тела вращения целесообразно классифицировать следующим образом:

1. Станки токарного типа с ЧПУ.

2. Обрабатывающие центры токарного типа.

Для обработки корпусных деталей целесообразно использовать следующую классификацию:

1. Фрезерно-сверлильно-расточные станки с ЧПУ.

2. Обрабатывающие центры для обработки корпусных деталей.

Станки разнообразного назначения, а именно:

1. Зубообрабатывающие станки для обработки различных видов зубчатых колес, в том числе зубодолбежные станки.

2. Шлифовальные станки с ЧПУ (круглошлифовальные, внутришлифовальные, торцешлифовальные, etc.)

3. Станки инструментального производства, в том числе для формообразования и отделки элементов инструмента, могут быть многокруговыми с использованием алмазных шлифовальных кругов и кругов из эльбора, наравне с использованием обычных абразивных шлифовальных кругов. Одной из важных особенностей таких станков является использование специальных правящих инструментов, позволяющих формировать сложные профили поверхностей шлифовальных инструментов.

    1) В качестве инструментов для правки шлифовальных кругов могут использоваться алмазные ролики с гальванически нанесенным алмазным слоем. Профиль роликов может быть разнообразным по конфигурации образующей поверхности, соответствующей конфигурации обрабатываемых поверхностей инструментов.

    2) Правка алмазными дисками и дисками с кубическим нитридом бора.

    3) Правка алмазными пластинами, изготовленными из натурального алмаза.

    4) Правящие карандаши с расположением алмазных зерен слоями.

4. Станки станкостроительного производства и станки для тяжелого машиностроения. Главная отличительная особенность этих станков заключается в больших габаритах самих станков и их рабочих органов. Эти станки могут иметь подвижный рабочий стол с продольным перемещением относительно головок с инструментами, установленными в шпинделях станка, размещенных на неподвижной портальной конструкции. Или же могут иметь неподвижный стол и подвижный портал.

5. Электроэрозионные станки с ЧПУ. Имеется два исполнения таких станков:

1) С фасонными электродами, обеспечивающими формообразование обрабатываемой детали в соответствии с конфигурацией электрода.

2) Станки, формирующие конфигурацию детали с помощью латунной проволоки.

и другие, типа: отрезных станков, гидроабразивных станков и т.д.

Несмотря на простоту выполнения отдельных операций, например операций протягивания наружных и внутренних поверхностей, современные протяжные станки могут оснащаться системами с ЧПУ и магазинами режущих инструментов. В этом случае, система с ЧПУ обеспечивает загрузку протяжек соответствующего вида на рабочую позицию станка, обеспечивает контроль режимов обработки, то есть стабильность линейного перемещения протяжки относительно обрабатываемой поверхности путем поддержания стабильного давления в гидроцилиндре, обеспечивающем рабочее перемещение протяжки, либо стабилизировать рабочее перемещение протяжки за счет поддержания необходимой скорости рабочих движений в исполнительном механизме перемещения протяжки. Кроме того, системы ЧПУ обеспечивают возможность выставления заготовки в положении, обеспечивающем соответствие расположения контура протягиваемой поверхности. Должна осуществлять диагностику узлов и механизмов.

Станки токарного типа с ЧПУ в базовом исполнении являются трехосными, то есть исполнительные элементы или рабочие элементы станков могут перемещться по трем осям, но при этом станки могут иметь 4-5 управляемых координатных перемещений. Такие станки имеют вращение детали и перемещение режущего инструмента по двум координатам. Если инструменты закреплены в револьверной головке, то возникает необходимость в управлении дополнительной координатой, то есть вращением револьверной головки. Если станок снабдить второй револьверной головкой, то появляются дополнительные три управляемые координаты. В револьверной головке могут быть заложены устройства дополнительного привода вращения инструмента.

Увеличение количества управляемых координат достигается также при установке противошпинделя (оппозитно расположенного шпинделя). Противошпиндель имеет собственный привод вращения, а также привод линейного перемещения, которые позволяют противошпинделю приблизиться к обрабатываемой детали, специальным устройством кулачкового типа обеспечить захват детали и перенести в позицию обработки дополнительной револьверной головки. Подобные станки обладают широкими технологическими возможностями, позволяющими осуществить полную обработку детали, в том числе со сложными поверхностями, с двух сторон, обеспечивая получение полностью обработанной детали. Чем больше управляемых координат на станке, тем ближе по сложности они приближаются к обрабатывающим центрам с ЧПУ токарного типа. Обрабатывающие центры с ЧПУ токарного типа отличаются еще большими технологическими возможностями за счет использования разнообразных магазинов режущих инструментов, а также манипуляторов для перегрузки инструментов из магазина в обрабатывающий шпиндель и, главное, имеют шпиндельный узел, опзволяющий изменять положение режущего инструмента в пределах 120-180 градусов.

[рисунок]

Станки подобного типа позволяют выполнить широкий комплекс технологических операций и наглядным примером может служить полная обработка коленчатых валов, например, судовых двигателей.

На подобных станках могут выполняться не только операции лезвийным инструментом, но и например может осуществляться закалка шеек ТВЧ или же осуществить абразивную чистовую обработку шеек.

На таких станках можно реализовать такие новые операции, как точение цилиндрических поверхностей фрезерованием. Можно осуществить растачивание с высокой точностью глухих поверхностей в деталях – такая операция может выполняться концевой фрезой при ее круговой интерполяции.